JP2013084344A - Charged particle beam device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子ビームなどの荷電粒子線を用いて試料の微細構造を観察する荷電粒子線装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam apparatus that observes the microstructure of a sample using a charged particle beam such as an electron beam.
走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置では、細く絞った荷電粒子線を試料上に走査偏向し、試料から発生した各種信号を検出して画像を生成する。近年、半導体デバイスの構造の微細化が進んでおり、半導体デバイスを観察する荷電粒子線装置には、高分解能化、高倍率化が求められている。高分解能化、高倍率化を進めると周辺装置や装置内部で発生する電磁波や電界などのノイズの影響が顕著になり、生成した画像の画質が低下する問題がある。 In a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope, a finely focused charged particle beam is scanned and deflected on a sample, and various signals generated from the sample are detected to generate an image. In recent years, the miniaturization of the structure of a semiconductor device has progressed, and a charged particle beam apparatus for observing a semiconductor device is required to have high resolution and high magnification. When the resolution is increased and the magnification is increased, there is a problem that the influence of noise such as electromagnetic waves and electric fields generated in the peripheral device and inside the device becomes remarkable, and the image quality of the generated image is lowered.
また、試料に照射した荷電粒子線によって、試料表面が帯電(チャージアップ)し、その影響で荷電粒子線ビームがドリフトするという問題が生じる場合があるが、このような帯電はビームを高速に走査することによって低減されることがわかっている。ビームの偏向方法には、コイルに電流を流して発生させた磁界を利用する電磁方式と電極に電圧を加えて発生させた電界を利用する静電方式がある。電磁方式は、コイルが誘導性負荷であるために静電方式に比べて応答性が悪く、高速走査には静電方式が有効である。しかし、静電方式は、応答性が故にノイズの影響を受け易い問題がある。 In addition, the charged particle beam irradiated to the sample may cause a problem that the sample surface is charged (charged up) and the charged particle beam beam drifts due to the influence. Such charging scans the beam at high speed. Has been found to be reduced. The beam deflection method includes an electromagnetic method using a magnetic field generated by applying a current to a coil and an electrostatic method using an electric field generated by applying a voltage to an electrode. The electromagnetic method has poor response compared to the electrostatic method because the coil is an inductive load, and the electrostatic method is effective for high-speed scanning. However, the electrostatic method has a problem that it is susceptible to noise because of its responsiveness.
特開2003−197141号公報(特許文献1)には、回路パターンが形成されたウェーハに荷電粒子線を走査偏向し、発生する二次荷電粒子を検出して画像を得て、その画像によって欠陥を検出する荷電粒子線を用いた検査装置において、静電偏向器の増幅部(アンプ部)をカラムに固定してケーブル長を短くする技術が開示されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2003-197141 (Patent Document 1), a charged particle beam is scanned and deflected on a wafer on which a circuit pattern is formed, and secondary charged particles generated are detected to obtain an image. In an inspection apparatus using a charged particle beam for detecting the above, a technique for shortening a cable length by fixing an amplification unit (amplifier unit) of an electrostatic deflector to a column is disclosed.
特許文献1に記載された発明では、増幅部(アンプ部)をカラムに固定することで偏向器までのケーブル長を短くして重畳するノイズを低減しようとしているが、走査信号発生回路から増幅部までのノイズ低減に配慮されていない。増幅部の出力電圧は、最大±200V程度であるが、走査信号発生回路から増幅部までの信号電圧は、最大±10V程度であり、耐ノイズの観点では、この部分のノイズ対策を強化する必要がある。 In the invention described in Patent Document 1, the amplifying unit (amplifying unit) is fixed to the column to shorten the cable length to the deflector to reduce superimposed noise. No noise reduction is considered. The maximum output voltage of the amplifying unit is about ± 200 V, but the maximum signal voltage from the scanning signal generating circuit to the amplifying unit is about ± 10 V. From the viewpoint of noise resistance, it is necessary to reinforce noise countermeasures in this part. There is.
偏向器等の制御回路から増幅部までのノイズ対策としては、制御回路自体を偏向器などの制御対象機器が含まれるカラムに近い位置に固定し、制御回路と増幅部および制御対象機器とをつなぐケーブル長を短くすればよい。しかしながら、ケーブル長を短くすると試料室内のメンテナンス等のときに制御回路がカラムや試料室の上蓋と干渉し、メンテナンス性が損なわれる。 As a countermeasure against noise from a control circuit such as a deflector to an amplification unit, the control circuit itself is fixed at a position close to a column including a control target device such as a deflector, and the control circuit is connected to the amplification unit and the control target device. The cable length should be shortened. However, if the cable length is shortened, the control circuit interferes with the column or the upper lid of the sample chamber during maintenance or the like in the sample chamber, and the maintainability is impaired.
本発明の目的は、メンテナンス性を損なうことなく、ノイズの影響を低減した高画質の画像が得られる荷電粒子線装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a charged particle beam apparatus capable of obtaining a high-quality image with reduced influence of noise without impairing maintainability.
上記課題を解決するために、本願発明の荷電粒子線装置は、荷電粒子線を試料に照射するカラムと、前記カラムの内部の機器を制御する制御ユニットと、前記制御ユニットを移動させる移動機構とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a charged particle beam apparatus according to the present invention includes a column that irradiates a sample with a charged particle beam, a control unit that controls equipment inside the column, and a moving mechanism that moves the control unit. It is characterized by providing.
本発明によれば、試料観察するときには制御ユニットをカラムの近くに配置し、メンテナンスのときには制御ユニットをカラム等と干渉しない位置まで移動させることができる。したがって、メンテナンス性も損なうことがなく、ノイズを低減した高画質の画像が得られる。 According to the present invention, the control unit can be arranged near the column when observing the sample, and the control unit can be moved to a position where it does not interfere with the column or the like during maintenance. Therefore, maintainability is not impaired, and a high-quality image with reduced noise can be obtained.
荷電粒子線装置のひとつである走査型電子顕微鏡に本発明を適用した実施例を示す。 An embodiment in which the present invention is applied to a scanning electron microscope which is one of charged particle beam apparatuses will be described.
図1は、第1の実施例を説明するための走査電子顕微鏡の概略構成図であり、電子線照射して試料を観察するときの装置の状態を示したものである。走査電子顕微鏡は、本体1と操作卓2によって構成されている。本体1は、電子線を照射するための光学系であるカラム10と、試料室20と、試料交換室24と、電源や後述する制御回路を収納する収納部3とを含む。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scanning electron microscope for explaining the first embodiment, and shows a state of an apparatus when an electron beam is irradiated to observe a sample. The scanning electron microscope includes a main body 1 and a console 2. The main body 1 includes a column 10 that is an optical system for irradiating an electron beam, a sample chamber 20, a sample exchange chamber 24, and a storage unit 3 that stores a power source and a control circuit described later.
観察対象のウェーハ22は、真空ポンプ25で真空に維持された試料交換室24を経由して、試料室20内の試料ステージ23上に保持する。カラム10は、試料室20の上部に設置し、カラム10と試料室20は真空ポンプ26とイオンポンプ27によって真空を保持する。カラム10には、電子線を生成する電子源11、電子線を偏向する偏向器13、試料からの信号を検出する検出器15、電子線を集束するレンズなどの荷電粒子線を照射、偏向、走査、集束、検出するための機器が設置されている。後述するカラム制御ユニット30は、偏向制御回路31、信号取込回路32を含む。カラム制御ユニット30は、カラム内の各機器とケーブルで接続され、ユーザの指示または予め定められた検査条件に基づいて、カラムに含まれる機器を制御する信号をカラム内の各機器に出力する。電子銃電源35に接続された電子源11は電子ビーム12を生成する。カラム10内の電子源11から放射された電子ビーム12は、偏向器13により偏向され、試料のウェーハ22上を走査する。偏向器13は電磁式でも静電式でもよいが、前述したように静電式のほうがノイズに対して弱いので、特に本発明が有効となる。したがって以下では静電式偏向器として説明する。試料に電子ビーム12を照射することで発生した二次電子14を検出器15によって電気信号に変換する。なお、ここでは二次電子を検出する検出器を示したが、反射電子を検出する検出器であってもよい。二次電子や反射電子など試料の情報をもった信号を二次信号とよぶ。以下、検出器15は二次信号を検出する全ての検出器を含むものとする。検出器15から出力された信号は、信号取込回路32によってアナログ信号からデジタルデータに変換され、全体制御部36に設けられた画像処理手段はこの信号と電子ビーム12の走査位置とを対応付けることにより画像データを生成する。生成された画像データは全体制御部36の画像メモリ37に記憶される。画像データは、コンピュータ38に転送され、表示モニタ39上に表示される。 The wafer 22 to be observed is held on the sample stage 23 in the sample chamber 20 via the sample exchange chamber 24 maintained in vacuum by the vacuum pump 25. The column 10 is installed in the upper part of the sample chamber 20, and the column 10 and the sample chamber 20 hold a vacuum by a vacuum pump 26 and an ion pump 27. The column 10 is irradiated and deflected with a charged particle beam such as an electron source 11 that generates an electron beam, a deflector 13 that deflects the electron beam, a detector 15 that detects a signal from the sample, and a lens that focuses the electron beam. Equipment for scanning, focusing and detection is installed. The column control unit 30 described later includes a deflection control circuit 31 and a signal capturing circuit 32. The column control unit 30 is connected to each device in the column by a cable, and outputs a signal for controlling the device included in the column to each device in the column based on a user instruction or a predetermined inspection condition. An electron source 11 connected to an electron gun power source 35 generates an electron beam 12. The electron beam 12 emitted from the electron source 11 in the column 10 is deflected by the deflector 13 and scans on the wafer 22 of the sample. The deflector 13 may be either an electromagnetic type or an electrostatic type. However, as described above, since the electrostatic type is weak against noise, the present invention is particularly effective. Accordingly, the following description will be made as an electrostatic deflector. Secondary electrons 14 generated by irradiating the sample with the electron beam 12 are converted into electrical signals by the detector 15. Although a detector that detects secondary electrons is shown here, a detector that detects reflected electrons may be used. A signal having sample information such as secondary electrons and reflected electrons is called a secondary signal. Hereinafter, it is assumed that the detector 15 includes all detectors that detect secondary signals. The signal output from the detector 15 is converted from an analog signal into digital data by the signal capturing circuit 32, and the image processing means provided in the overall control unit 36 associates this signal with the scanning position of the electron beam 12. To generate image data. The generated image data is stored in the image memory 37 of the overall control unit 36. The image data is transferred to the computer 38 and displayed on the display monitor 39.
偏向器への走査信号にノイズがのると電子線の偏向位置がずれるので、偏向制御回路31で制御された偏向位置と実際電子線が照射された位置が異なる。検出器15では実際電子線が照射された位置で発生した二次信号を検出するが、画像処理手段ではこれを偏向制御回路31で制御された偏向位置で発生した二次信号であるとして、誤った位置と対応付けて画像を生成することになる。 When noise is applied to the scanning signal to the deflector, the deflection position of the electron beam is shifted, so that the deflection position controlled by the deflection control circuit 31 is different from the position irradiated with the actual electron beam. Although the detector 15 detects the secondary signal generated at the position where the electron beam is actually irradiated, the image processing means erroneously assumes that this is the secondary signal generated at the deflection position controlled by the deflection control circuit 31. An image is generated in association with the selected position.
また、検出器15から信号取込回路32に入力されるまでにノイズがのると、実際に検出した二次信号の量が誤って信号取込回路32に入力される。画像処理手段では二次信号の量に基づいて画素の明るさを決めるので、画素の明るさが本来の明るさと異なってしまう。 In addition, if noise occurs before being input from the detector 15 to the signal capturing circuit 32, the amount of the actually detected secondary signal is erroneously input to the signal capturing circuit 32. Since the image processing means determines the brightness of the pixel based on the amount of the secondary signal, the brightness of the pixel is different from the original brightness.
図2は、カラム制御ユニット30の構成図の一例で、偏向制御回路31と信号取込回路32によって構成している。偏向制御回路31は、走査信号発生回路41、D/A変換器42〜43、偏向アンプ44〜47によって構成される。走査信号発生回路41は全体制御部36からの指令により、電子ビームの走査データを発生する。D/A変換器42〜43はアナログの鋸歯状波形を発生させ、走査信号発生回路41で発生したデジタル走査信号をアナログ走査信号に変換し、偏向アンプ44〜47に出力する。走査信号は偏向アンプ44〜47で最大±200Vに増幅され、ケーブルで接続された偏向器13に出力される。偏向器13は、与えられた走査信号に従って電子ビーム12を走査偏向する。 FIG. 2 is an example of a configuration diagram of the column control unit 30, which includes a deflection control circuit 31 and a signal capture circuit 32. The deflection control circuit 31 includes a scanning signal generation circuit 41, D / A converters 42 to 43, and deflection amplifiers 44 to 47. The scanning signal generation circuit 41 generates electron beam scanning data in response to a command from the overall control unit 36. The D / A converters 42 to 43 generate analog sawtooth waveforms, convert the digital scanning signal generated by the scanning signal generation circuit 41 into an analog scanning signal, and output the analog scanning signal to the deflection amplifiers 44 to 47. The scanning signal is amplified to a maximum of ± 200 V by deflection amplifiers 44 to 47 and output to the deflector 13 connected by a cable. The deflector 13 scans and deflects the electron beam 12 in accordance with the given scanning signal.
また、カラム制御ユニット30に含まれる信号取込回路32は、入力アンプ48、A/D変換器49、バッファ50で構成される。入力アンプ48は、検出器15の出力信号のレベルを調整し、検出器15からの出力信号を増幅する。A/D変換器49でアナログ信号からデジタルデータに変換する。デジタルデータは、バッファ50を経由して全体制御部36の画像メモリ37に転送され、走査信号との同期化によって、全体制御部36で画像データが生成される。 The signal capturing circuit 32 included in the column control unit 30 includes an input amplifier 48, an A / D converter 49, and a buffer 50. The input amplifier 48 adjusts the level of the output signal from the detector 15 and amplifies the output signal from the detector 15. An A / D converter 49 converts the analog signal into digital data. The digital data is transferred to the image memory 37 of the overall control unit 36 via the buffer 50, and image data is generated by the overall control unit 36 by synchronizing with the scanning signal.
前述したとおり、偏向アンプ44〜47の出力電圧は、最大±200V程度であるのに対して、走査信号発生回路41から偏向アンプ44〜47までの信号電圧は、最大±10V程度であり、耐ノイズの観点では、この部分のノイズ対策を強化する必要がある。そこで、走査信号発生回路41と偏向アンプ44〜47との距離を近づけ、一つの基板で構成し偏向制御回路31としている。したがって、偏向制御回路31の偏向アンプ44〜47から偏向器までの走査信号に対するノイズを考慮すると偏向制御回路31自体を偏向器13に近づける必要がある。 As described above, the output voltage of the deflection amplifiers 44 to 47 is about ± 200 V at the maximum, whereas the signal voltage from the scanning signal generation circuit 41 to the deflection amplifiers 44 to 47 is about ± 10 V at the maximum. From the viewpoint of noise, it is necessary to strengthen noise countermeasures in this part. Therefore, the scanning signal generation circuit 41 and the deflection amplifiers 44 to 47 are made closer to each other, and the deflection control circuit 31 is configured by one substrate. Therefore, in consideration of noise with respect to the scanning signal from the deflection amplifiers 44 to 47 of the deflection control circuit 31 to the deflector, it is necessary to bring the deflection control circuit 31 itself closer to the deflector 13.
信号取込回路32においても、検出器15で検出された信号から入力アンプ48に伝送されるまでの間は信号が微弱なためノイズに対して弱く、ノイズ低減のためには入力アンプ48を検出器15に近づける必要がある。 In the signal acquisition circuit 32 as well, the signal is weak since it is weak until it is transmitted to the input amplifier 48 from the signal detected by the detector 15, and the input amplifier 48 is detected for noise reduction. It is necessary to approach the container 15.
しかしながら、カラム制御ユニットを偏向器や検出器が含まれるカラムの近傍に配置すると、メンテナンス時にカラム制御ユニットとカラムや、試料室の上蓋と物理的に干渉することがある。これについて以下、図3を用いて説明する。 However, if the column control unit is disposed in the vicinity of the column including the deflector and the detector, the column control unit and the column and the upper lid of the sample chamber may physically interfere with each other during maintenance. This will be described below with reference to FIG.
図3は、本走査電子顕微鏡の保守時の状態を示す図である。試料室内のクリーン度を保つために試料室内をクリーニングしたり、試料ステージ23に注油をしたりするために試料室上蓋21を上げるメンテナンス作業が、定期的に実施される。この状態において、カラム制御ユニット30が、カラム10に近い位置、例えば試料室の上蓋の上方にあると、カラム10や試料室上蓋21に干渉するので、カラム制御ユニット30が他の機器と衝突して故障したり、ユーザのメンテナンスのしやすさを損なったりすることになる。 FIG. 3 is a diagram showing a state during maintenance of the scanning electron microscope. A maintenance operation is periodically performed to clean the sample chamber in order to keep the sample chamber clean and to lubricate the sample stage 23 to raise the sample chamber top lid 21. In this state, if the column control unit 30 is located near the column 10, for example, above the upper lid of the sample chamber, it interferes with the column 10 or the upper lid 21 of the sample chamber, so that the column control unit 30 collides with other equipment. Failure, or ease of maintenance by the user.
そこで本実施例では、カラム制御ユニット30を移動可能とする移動機構が設けられている。具体的には、カラム制御ユニット30は図1に示すようにスライドレール33上に実装されている。移動機構はカラム10とカラム制御ユニット30の距離を変えるようにカラム制御ユニット30を移動させることができる。 Therefore, in this embodiment, a moving mechanism that allows the column control unit 30 to move is provided. Specifically, the column control unit 30 is mounted on the slide rail 33 as shown in FIG. The moving mechanism can move the column control unit 30 so as to change the distance between the column 10 and the column control unit 30.
試料に電子線を照射し画像を観察する通常の状態では、カラム制御ユニット30は、カラム10に近い位置で固定する。カラムに近い位置とは、カラム10と制御ユニット30との距離が後述するメンテナンスのときの距離より近い位置のことをいい、例えばカラム10と制御ユニット30との距離が収納部3とカラム10との間隔より短いことをいう。 In a normal state where the sample is irradiated with an electron beam and the image is observed, the column control unit 30 is fixed at a position close to the column 10. The position close to the column means a position where the distance between the column 10 and the control unit 30 is closer than the distance at the time of maintenance described later. For example, the distance between the column 10 and the control unit 30 is the storage unit 3 and the column 10. It is shorter than the interval.
これにより、偏向制御回路31の偏向アンプ44〜47から偏向器13までのケーブル長を短くできる。また、同様に検出器15から信号取込回路32の入力アンプ48までのケーブル長を短くできる。具体的には、ケーブル長は収納部3とカラム10との間隔より短くすることができる。したがって、電子ビーム12の偏向走査精度の悪化や検出信号のノイズ成分を低減することでき、生成する画像の画質向上が図れる。 Thereby, the cable length from the deflection amplifiers 44 to 47 of the deflection control circuit 31 to the deflector 13 can be shortened. Similarly, the cable length from the detector 15 to the input amplifier 48 of the signal capturing circuit 32 can be shortened. Specifically, the cable length can be shorter than the distance between the storage unit 3 and the column 10. Therefore, the deterioration of the deflection scanning accuracy of the electron beam 12 and the noise component of the detection signal can be reduced, and the image quality of the generated image can be improved.
一方、メンテナンス時には、偏向アンプ44〜47から偏向器13までのケーブルと検出器15から信号取込回路32の入力アンプ48までのケーブルを外して、カラム制御ユニット30をカラム10から遠ざけた位置、例えば収納部3に移動する。なお、カラム10から遠ざけた位置とは、少なくとも電子線を照射しているときのカラム制御ユニット30とカラム10との距離よりカラム10から遠い位置のことを指す。カラム制御ユニット30が収納部3に収まれば本体1内の他の機器と相互に干渉することはないので安全が確保されるが、移動先は収納部3に限られずカラムや試料室の上蓋と干渉しない位置であればよい。メンテナンス時には最短の長さで製作しているケーブルを外しているためカラム制御ユニット30はカラム10との距離に制限がかかることなく、スライドレール上を移動できる。 On the other hand, at the time of maintenance, the cable from the deflection amplifiers 44 to 47 to the deflector 13 and the cable from the detector 15 to the input amplifier 48 of the signal capturing circuit 32 are disconnected, and the column control unit 30 is moved away from the column 10. For example, it moves to the storage unit 3. The position away from the column 10 refers to a position farther from the column 10 than at least the distance between the column control unit 30 and the column 10 when the electron beam is irradiated. If the column control unit 30 is accommodated in the storage unit 3, safety is ensured because it does not interfere with other devices in the main body 1, but the movement destination is not limited to the storage unit 3, and the column or sample chamber top cover Any position that does not interfere is acceptable. The column control unit 30 can move on the slide rail without any restriction on the distance from the column 10 because the cable manufactured with the shortest length is removed during maintenance.
なお、メンテナンス時にはケーブルを外してカラム制御ユニット30を移動することとしているが、カラム制御ユニット30と全体制御部36をつなぐケーブルはノイズに強いデジタル信号を伝達するため長さに余裕を持たせることができ接続されたままである。移動機構を設けることで、カラム制御ユニット30と全体制御部36をつなぐケーブルを外すことなく、かつ安全にカラム制御ユニット30を移動させることができる。 Note that the cable is disconnected and the column control unit 30 is moved during maintenance, but the cable connecting the column control unit 30 and the overall control unit 36 transmits a digital signal that is resistant to noise, so that it has a sufficient length. Can remain connected. By providing the moving mechanism, the column control unit 30 can be moved safely without removing the cable connecting the column control unit 30 and the overall control unit 36.
これにより、カラム制御ユニット30がカラム10や試料室上蓋21と干渉することがなく、ユーザは容易に試料室内部のメンテナンスすることができる。 Thereby, the column control unit 30 does not interfere with the column 10 and the sample chamber upper lid 21, and the user can easily maintain the inside of the sample chamber.
以上説明したように、荷電粒子線の偏向制御回路や信号取込回路を格納したカラム制御ユニットを移動可能にすることで、電子線照射時にはカラムの近傍に配置し試料室内のクリーニングなどの保守時にはカラムから離れるように配置することができる。これによって、メンテナンス性を損なうことなく、カラムから制御回路への伝送過程で生じるノイズを低減することができる。 As described above, by making the column control unit that stores the charged particle beam deflection control circuit and signal acquisition circuit movable, it is arranged near the column when irradiating the electron beam, and during maintenance such as cleaning the sample chamber. It can be placed away from the column. As a result, it is possible to reduce noise generated in the transmission process from the column to the control circuit without impairing maintainability.
また、先に示した特許文献1では増幅部をカラムに固定しており、回路からの発熱に配慮されていない。増幅部は高速走査に対応して発熱するが、カラムに固定していると熱がカラムに伝わる。カラムに不均一な熱膨張が発生すると荷電粒子線の軸調整がずれるため画質の低下が発生する。 Further, in Patent Document 1 shown above, the amplification unit is fixed to the column, and heat generation from the circuit is not taken into consideration. The amplification unit generates heat corresponding to the high-speed scanning, but heat is transmitted to the column when it is fixed to the column. When non-uniform thermal expansion occurs in the column, the axis adjustment of the charged particle beam shifts and image quality deteriorates.
これに対して本実施例では、カラム制御ユニット30をカラム10に直接固定せず、ケーブルで接続する構成としているので、カラムに対して直接熱を伝えてしまうことがない。 In contrast, in the present embodiment, the column control unit 30 is not directly fixed to the column 10 but connected by a cable, so that heat is not directly transmitted to the column.
また、断熱材34は他の制御装置や電源が収納された収納部3の周りにも設置されており、これらで発生した熱もカラムに伝わらないようにしている。本実施例のカラム制御ユニット30は電子線の照射時に収納部3から突出した構造となるため、さらに図1に示すようにカラム制御ユニット30自体を断熱材で覆っている。これによって、カラム制御ユニット30とカラム10は、断熱材34によって温度的に分離されるので、カラム制御ユニット30で発生した熱が、カラム10により伝わりにくくなり、電子ビームの軸がずれることがない。 Moreover, the heat insulating material 34 is also installed around the storage unit 3 in which other control devices and power supplies are stored, so that heat generated by these is not transmitted to the column. Since the column control unit 30 of the present embodiment has a structure protruding from the storage portion 3 when irradiated with an electron beam, the column control unit 30 itself is further covered with a heat insulating material as shown in FIG. Thereby, the column control unit 30 and the column 10 are separated in temperature by the heat insulating material 34, so that the heat generated in the column control unit 30 is not easily transmitted by the column 10, and the axis of the electron beam is not shifted. .
次に図4、図5を用いて第2の実施例について説明する。なお、第1の実施例と同様の部分については説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. The description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
図4は、第2の実施例を説明するための走査電子顕微鏡の概略構成図であり、電子線照射をするときの装置の状態を上から見た図である。第1の実施例との違いは、カラム制御ユニット30の移動機構をスライドレール33から蝶番53にしている点である。本実施例においても、カラム制御ユニット30は収納部3から突出して設けられており、これによってカラム制御ユニット30からカラムへの伝送ケーブルは収納部3とカラム10との距離よりも短くてすむ。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a scanning electron microscope for explaining the second embodiment, and is a view of the state of the apparatus when irradiating an electron beam as viewed from above. The difference from the first embodiment is that the moving mechanism of the column control unit 30 is changed from the slide rail 33 to the hinge 53. Also in the present embodiment, the column control unit 30 is provided so as to protrude from the storage unit 3, so that the transmission cable from the column control unit 30 to the column can be shorter than the distance between the storage unit 3 and the column 10.
図5は試料室内部のメンテナンス時の装置の状態を上から見た図である。図5に示すようにカラム制御ユニット30は、蝶番53を中心とする回転動作によって、収納部3の内部へ移動させる。メンテナンス時にはケーブルを外しているので、カラムとの距離を気にすることなく、他の機器と干渉しない位置までカラム制御ユニット30を移動させることができる。本実施例では蝶番53を用いることでスライドレール33に比べ移動機構の費用を低減することができる。 FIG. 5 is a top view of the state of the apparatus during maintenance in the sample chamber. As shown in FIG. 5, the column control unit 30 is moved to the inside of the storage unit 3 by a rotation operation around the hinge 53. Since the cable is disconnected during maintenance, the column control unit 30 can be moved to a position where it does not interfere with other devices without worrying about the distance from the column. In this embodiment, the cost of the moving mechanism can be reduced by using the hinge 53 as compared with the slide rail 33.
以上、走査電子顕微鏡における実施例を説明したが、本発明は走査電子顕微鏡に限られるものではなく、試料に荷電粒子線を照射して加工する集束イオンビーム装置、半導体パターンの測長をするパターン測定装置(CD−SEM)、試料上の欠陥を検査する欠陥検査装置、およびこれらの複合装置等の、各種荷電粒子線装置に適用される。これによって荷電粒子線装置に対する高分解能化、高倍率化の要求に応えることができ、微細構造の半導体デバイスの開発などに貢献できる。 As mentioned above, although the embodiment in the scanning electron microscope has been described, the present invention is not limited to the scanning electron microscope, but a focused ion beam apparatus that processes a sample by irradiating a charged particle beam, and a pattern for measuring a semiconductor pattern. The present invention is applied to various charged particle beam apparatuses such as a measurement apparatus (CD-SEM), a defect inspection apparatus for inspecting defects on a sample, and a composite apparatus thereof. As a result, it is possible to meet the demand for higher resolution and higher magnification for the charged particle beam apparatus and contribute to the development of a semiconductor device having a fine structure.
1 本体
2 操作卓
3 収納部
10 カラム
11 電子源
12 電子ビーム
13 偏向器
14 二次電子
15 検出器
20 試料室
21 試料室上蓋
22 ウェーハ
23 試料ステージ
24 試料交換室
25、26 真空ポンプ
27 イオンポンプ
30 カラム制御ユニット
31 偏向制御回路
32 信号取込回路
33 スライドレール
34 断熱材
35 電子銃電源
36 全体制御部
37 画像メモリ
38 コンピュータ
39 表示モニタ
41 走査信号発生回路
42〜43 D/A変換器
44〜47 偏向アンプ
48 入力アンプ
49 A/D変換器
50 バッファ
53 蝶番
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body 2 Console 3 Storage part 10 Column 11 Electron source 12 Electron beam 13 Deflector 14 Secondary electron 15 Detector 20 Sample chamber 21 Sample chamber upper cover 22 Wafer 23 Sample stage 24 Sample exchange chamber 25, 26 Vacuum pump 27 Ion pump 30 column control unit 31 deflection control circuit 32 signal acquisition circuit 33 slide rail 34 heat insulating material 35 electron gun power source 36 overall control unit 37 image memory 38 computer 39 display monitor 41 scanning signal generation circuits 42 to 43 D / A converter 44 to 47 deflection amplifier 48 input amplifier 49 A / D converter 50 buffer 53 hinge
Claims (5)
前記試料を保持する試料ステージを内部に有する試料室と、
前記荷電粒子線を発生する荷電粒子線源と、前記荷電粒子線を走査偏向する偏向器と、前記二次信号を検出する検出器と、を含むカラムと、
前記偏向器に偏向信号を与える偏向制御回路と、
前記検出器からの信号を取り込む信号取込回路と、
前記偏向制御回路または前記信号取込回路を含む制御ユニットを移動させる移動機構とを備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 In a charged particle beam apparatus that scans and deflects a charged particle beam to a sample, irradiates the sample, detects a secondary signal emitted from the sample, and generates an image.
A sample chamber having a sample stage for holding the sample therein;
A column including a charged particle beam source that generates the charged particle beam, a deflector that scans and deflects the charged particle beam, and a detector that detects the secondary signal;
A deflection control circuit for providing a deflection signal to the deflector;
A signal capturing circuit for capturing a signal from the detector;
A charged particle beam apparatus comprising: a moving mechanism for moving a control unit including the deflection control circuit or the signal capturing circuit.
前記移動機構は、前記試料室の上蓋を開けた状態で前記制御ユニットが前記カラムと干渉しない位置に前記制御ユニットを移動することが可能なことを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus, wherein the moving mechanism is capable of moving the control unit to a position where the control unit does not interfere with the column in a state where an upper lid of the sample chamber is opened.
前記制御ユニットは、前記試料の画像撮像のときには、前記試料室内の保守のときよりカラムの近くに移動可能であることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the control unit can move closer to the column when capturing an image of the sample than when performing maintenance in the sample chamber.
前記試料室の上蓋を開けた状態のときに前記制御ユニットを収納する収納部を備え、
前記偏向制御回路と前記偏向器とをつなぐケーブルの長さ、または前記信号取込回路と前記検出器とをつなぐケーブルの長さは、前記収納部と前記カラムとの間隔より短いことを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam device according to claim 2, further comprising:
A storage unit that stores the control unit when the upper lid of the sample chamber is opened,
The length of the cable connecting the deflection control circuit and the deflector, or the length of the cable connecting the signal capturing circuit and the detector is shorter than the distance between the storage unit and the column. Charged particle beam device.
前記制御ユニットと前記カラムは、断熱材によって隔離されていることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam apparatus, wherein the control unit and the column are separated by a heat insulating material.
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