JP2017010608A - 荷電粒子線の傾斜補正方法および荷電粒子線装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】通常の光軸調整では、試料に荷電粒子線が垂直に入射しないため、観察パターンの測定に影響を与える。微小傾斜角を高精度で測定し、かつ補正するのは困難である。【解決手段】荷電粒子線を試料に向けて照射している状態において、荷電粒子線の試料への傾斜補正を、反射板の2次電子走査像の情報に基づいて行うものである。2次電子走査像の情報から荷電粒子線偏向器の偏向ベクトルを調整し、荷電粒子線を垂直に試料へ入射させる。荷電粒子線偏向器は少なくとも2段配置される。【選択図】 図1
Description
本開示は、荷電粒子線装置に関し、例えば荷電粒子線傾斜を補正する荷電粒子線装置に適用可能である。
昨今の半導体デバイスの進歩に伴って、半導体の測定・検査技術は益々、その重要性を増している。CD−SEM(Critical Dimension−Scanning Electron Microscope)に代表される走査型電子顕微鏡は、電子ビームを試料上に走査し、試料から放出される2次電子を検出することによって、半導体デバイスに形成されたパターンの観察を行うための装置である。このような装置において、高精度な測定、検査を行うためには、装置の条件を適正に設定する必要がある。
例えば、電子顕微鏡の光軸調整に関しては、電子源から放出された電子ビームを偏向する偏向器と、対物レンズの励磁電流を周期的に変化させるワブラ法を用いて光軸調整を行う方法が、特開2000−331911号公報(特許文献1)や、特開2008−084823号公報(特許文献2)、特開2011−054426号公報(特許文献3)に開示されている。
昨今のデバイスパターンにおいては深溝・深穴化が著しく、走査型電子顕微鏡での観察が非常に困難になっている。走査型電子顕微鏡での観察では、電子ビームが試料表面に対して傾斜して入射すると、パターンが偏って観察される。アスペクト比が小さいパターンでは、電子ビームの斜め入射の影響は小さいが、近年のNAND FlashやChannel Holeなどのアスペクト比が数十に達する深溝・深穴パターンでは、電子ビームの斜め入射によるパターンの偏りが大きくなり、高精度な測定ができなくなってしまう。
特許文献1、特許文献2、特許文献3に記載の技術は、対物レンズをワブリングしたときに、観察パターンが動かないように電子ビームの光軸を自動的に調整するものであり、何れの文献も、電子顕微鏡を構成する電子レンズの中心に電子ビームを通過させる技術に関して記載されたものである。
しかしながら、現実の装置では機械公差が必ず存在するため、複数の電子レンズは同心円状に配置されない。このような装置状態では、試料直上に配置された対物レンズの中心に電子ビームを通しても、電子ビームは対物レンズに傾斜して入射することになる。したがって、電子ビームが試料に到達する段階でも、電子ビームは試料に対して垂直に入射していないことになる。上述のアスペクト比が数十に達しているデバイスパターンにおいては、0.1°程度の電子ビームの傾斜角であっても、測定に無視できない影響を与えてしまう。以上のことから、近年の深溝・深穴パターンの観察においては、対物レンズの中心を通過し、かつ試料に垂直に入射するような電子ビームの光軸を実現する必要がある。
本開示の課題は、荷電粒子線の微小な傾斜角を補正する方法を提供することにある。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本開示の課題は、荷電粒子線の微小な傾斜角を補正する方法を提供することにある。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、荷電粒子線の傾斜補正方法は、反射板で得られる試料から放出される放出荷電粒子による走査像に関する情報に基づいて、荷電粒子線の傾斜補正を行う。ここで、反射板は、荷電粒子源と荷電粒子線を集束する対物レンズとの間に配置される。
すなわち、荷電粒子線の傾斜補正方法は、反射板で得られる試料から放出される放出荷電粒子による走査像に関する情報に基づいて、荷電粒子線の傾斜補正を行う。ここで、反射板は、荷電粒子源と荷電粒子線を集束する対物レンズとの間に配置される。
上記荷電粒子線の傾斜補正方法によれば、荷電粒子線の微小な傾斜角を補正することができる。
以下、実施の形態および実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。なお、以下の説明では電子ビームを試料上にて走査する走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)を例にとって説明するが、これに限られることはなく、例えば集束イオンビーム装置(Focused Ion Beam:FIB)等の他の荷電粒子線装置に適用することができる。また、実施の形態は走査型電子顕微鏡の一例を説明しているに過ぎず、実施の形態と異なる構成からなる走査型電子顕微鏡に適用することができる。
<実施の形態>
図1は、走査型電子顕微鏡の構成を説明する図である。なお図1では、電子ビーム傾斜補正の概念を示すため、機械的に軸がずれている装置状態を記載している。
走査型電子顕微鏡101では、電界放射陰極1と、引出電極2との間に引出電界が電源V1によって形成され、1次電子ビーム3が引き出される。電源V1は第1高電圧制御回路41によって制御される。
図1は、走査型電子顕微鏡の構成を説明する図である。なお図1では、電子ビーム傾斜補正の概念を示すため、機械的に軸がずれている装置状態を記載している。
走査型電子顕微鏡101では、電界放射陰極1と、引出電極2との間に引出電界が電源V1によって形成され、1次電子ビーム3が引き出される。電源V1は第1高電圧制御回路41によって制御される。
このようにして引き出される1次電子ビーム(荷電粒子線)3は、電源V2によって加速電極4に印加される電圧によって加速され、コンデンサレンズ5による集束と、上走査偏向器(第1の偏向器)6、及び下走査偏向器(第2の偏向器)7による走査偏向を受ける。加速電極4とコンデンサレンズ5の間には、1次電子ビーム3の強度、及び開き角を制御する対物絞り8が配置される。上走査偏向器6、及び下走査偏向器7の偏向強度は、対物レンズ9のレンズ中心を支点としてホルダー10にセットされる試料11上を2次元走査するように調整されている。電源V2は第1高電圧制御回路41によって制御される。コンデンサレンズ5は収束レンズ制御回路42によって制御される。上走査偏向器6及び下走査偏向器7は第1偏向制御回路45によって制御される。ホルダー10は試料微動制御回路48によって制御される。
上走査偏向器6、及び下走査偏向器7によって偏向される1次電子ビーム3は、対物レンズ9の通路に設けられる加速円筒12でさらに後段加速電圧によって加速される。後段加速される1次電子ビーム3は、対物レンズ9のレンズ作用で絞られる。筒状円筒13は接地されており、電源V3によって電圧が印加される加速円筒12との間に、1次電子ビーム3を加速させる電界を形成する。対物レンズ9は対物レンズ制御回路46によって制御される。電源V3は第2高電圧制御回路47によって制御される。
試料から放出される2次電子や後方散乱電子等の電子(荷電粒子)は、電源V4によって試料に印加される負電圧(リターディング電圧)と、加速円筒12との間に形成される電界によって、1次電子ビーム3の照射方向とは逆の方向に加速される。2次電子14は反射板15に衝突して3次電子(荷電粒子)16に変換され、これらの3次電子16を検出器17に導き、SEM像を形成する。反射板15は、1次電子ビーム3が通過するための穴が空いており、コンデンサレンズ5と対物レンズ9の間に配置される。電源V4は第3高電圧制御回路49によって制御される。検出器17で検出される3次電子16は信号制御回路を介して制御装置50に伝達される。
コンデンサレンズ5と反射板15の間には、1次電子ビーム3を偏向するための上偏向器18、及び下偏向器19が配置されている。これらの偏向器は、磁界、または電界、または磁界と電界両方、による偏向作用を有する。上偏向器18、及び下偏向器19の偏向強度は、1次電子ビーム3が対物レンズ9のレンズ中心を通過して試料11上に照射するように調整される。上偏向器18及び下偏向器19は第2偏向制御回路43によって制御される。
検出器17にて検出される電子は、増幅器44で増幅され、上走査偏向器6、及び下走査偏向器7に供給される走査信号と同期して画像表示装置51上に表示される。また、得られる画像はフレームメモリ502に記憶される。なお、図1に示す走査型電子顕微鏡の各構成要素に印加する電流或いは電圧は、走査型電子顕微鏡本体54とは別に設けられる制御装置50を用いて、制御するようにすることが可能である。すなわち、制御装置50は、第1高電圧制御回路41、収束レンズ制御回路42、第2偏向制御回路43、第1偏向制御回路45、対物レンズ制御回路46、第2高電圧制御回路47、第3高電圧制御回路49、試料微動制御回路48を介して走査型電子顕微鏡の各構成要素に電流或いは電圧を印加する。制御装置50は、CPU501やフレームメモリ502、プログラムおよびデータが格納される記憶装置503を備える。入力装置52を介して制御装置50にプログラムやデータが入力される。
次に1次電子ビームが試料へ斜めに入射する場合およびその問題点について、図2および図3を用いて説明する。
図2は1次電子ビームの試料への斜め入射を説明する図である。図3は測長値を説明する図であり、同図(a)は1次電子ビームの傾斜がないとき、同図(b)は1次電子ビームの傾斜があるときである。
図2は1次電子ビームの試料への斜め入射を説明する図である。図3は測長値を説明する図であり、同図(a)は1次電子ビームの傾斜がないとき、同図(b)は1次電子ビームの傾斜があるときである。
通常の光軸調整においては、コンデンサレンズ5や対物レンズ9等の電子レンズの励磁電流を周期的に変化させるワブリングを行い、そのときの試料11のパターン像が動かないような調整が行われる。このとき、1次電子ビーム3は、各電子レンズの中心を通過している。しかしながら、実際の装置では機械公差が必ず存在するため、各電子レンズは同心円状には配置されない。したがって、図2に示すように、試料11直上の対物レンズ中心20に1次電子ビーム3を通しても、試料11に対して1次電子ビーム3は斜めに入射していることになる。すなわち、対物レンズ中心20に1次電子ビーム3を通しても、試料11と対物レンズ9の光軸55の交点には、1次電子ビーム3は入射されない。
このように1次電子ビーム3が試料11に対して斜め入射していると、深溝パターン21を測定した場合に、図3(a)に示すように1次電子ビーム3が傾斜していない場合では溝底の幅として測長値22が得られるのに対し、同図(b)に示すように1次電子ビーム3が傾斜している場合では、パターンが偏ることで測長値23として観察されてしまい、得られる測長値が真の溝底の幅を反映しないものとなってしまう。
ここで、1次電子ビーム3が傾斜しておらず、かつ対物レンズ中心20を通過している場合は、1次電子ビーム3は光軸上に到達するため、2次電子14の出射位置は光軸上となる。一方、対物レンズ中心20を通過して、到達箇所が光軸55から離軸していると、1次電子ビーム3は試料11に対して傾斜している。このとき2次電子14は、光軸55から離軸した位置56から出射されることになるため、1次電子ビーム3の傾斜角と2次電子14の出射位置には相関があることになる。
以下に、1次電子ビーム3の試料11に対する傾斜を補正する方法、及びそれを実現するための装置について、図4〜図6を用いて説明する。
図4は対物レンズによる2次電子軌道の変化を説明する図である。図5は2次電子走査像によって形成される黒点画像を説明する図である。図6は1次電子ビームの傾斜による黒点の位置ずれを説明する図である。
図4は対物レンズによる2次電子軌道の変化を説明する図である。図5は2次電子走査像によって形成される黒点画像を説明する図である。図6は1次電子ビームの傾斜による黒点の位置ずれを説明する図である。
本実施の形態では、2次電子14の出射位置を、2次電子14による反射板15の走査像観察によってモニタすることで、1次電子ビーム3の傾斜補正を行う。1次電子ビーム3の試料に対する傾斜補正を、2次電子14の走査像観察で行う理由としては、高精度な傾斜角補正が行えるためである。図4に示すように、2次電子14の出射位置が試料11上で距離24aだけ変化した場合、その前後で2次電子14の軌道は対物レンズ9のレンズ作用によって、軌道25a、及び軌道25bのようになり、距離24aが、距離24bとして拡大されて反射板15に投影されるため、1次電子ビーム3の傾斜観察が高精度で行うことができる。
試料11から出射した2次電子14は、1次電子ビーム3と同様に、上走査偏向器6、及び下走査偏向器7による走査偏向作用を受ける。上走査偏向器6、及び下走査偏向器7の走査偏向量を大きくして低倍のSEM像を観察すると、2次電子14が反射板15上で広範囲に走査され、その結果、検出器17では図5に示すような2次電子14による反射板15の走査像が観察される。画面内の黒点26は、反射板15の1次電子ビーム3を通す開口に相当しており、開口部では2次電子14が反射板15を抜けて検出されないために、輝度が暗くなる。言い換えれば、反射板15は2次電子14が通過できる開口を有する。図1には図示していないが、検出器17を反射板15よりもコンデンサレンズ5側に配置した場合は、コントラストが逆になって反射板15の走査像は白点画像として観察されることになる。以下の説明では、黒点画像が取得されるものとして説明する。
光軸上で発生した2次電子14と、離軸した箇所で発生した2次電子14の軌道は異なるため、1次電子ビーム3が傾斜していない場合と傾斜している場合とで、得られる反射板15の黒点画像の黒点位置が変化することになる。1次電子ビーム3が傾斜していない場合は、2次電子14は光軸上から放出され、垂直に出射した2次電子14は対物レンズ9による偏向を受けないため、図6に示すように、SEM画像の中心に黒点27を形成する。一方、1次電子ビーム3が傾斜している場合は、離軸した位置から2次電子が放出され、垂直に出射される2次電子であっても、図4に示したように対物レンズ9による偏向を受けるため、SEM画像中心からずれた位置に黒点28が形成される。
以上のことから、1次電子ビーム3が対物レンズ9の中心を通過し、かつ試料11に対して傾斜していない状態では、対物レンズ9をワブリングしたときに黒点位置は移動せず、黒点の大きさだけが変化することになる。したがって、1次電子ビーム3が傾斜していない状態を実現するには、上偏向器18及び下偏向器19を用いて1次電子ビーム3の軌道を変化させ、そのときに対物レンズ9のワブリングを実施し、黒点位置の移動量が最小になる上偏向器18及び下偏向器19の条件を装置に設定すればよい。対物レンズ9のワブリングは対物レンズ9の励磁電流を変化して行う。1次電子ビーム3の軌道を変化させる偏向器は少なくとも上偏向器18及び下偏向器19の2段があればよく、3段以上あってもよい。
なお、黒点位置の変化を生じさせる手段としては、対物レンズ9のワブリングに限られるものではなく、2次電子14の軌道を変化させるものなら他の手段でもよい。例えば、試料11に印加されたリターディング電圧(減速電圧)や、加速円筒12の電圧(加速円筒電圧)をワブリングしてもよい。
以上をまとめると、実施の形態では、荷電粒子源から放出される荷電粒子線を偏向させる2段の荷電粒子線偏向器を、荷電粒子源と荷電粒子線を集束する対物レンズの間に配置する。その2段の荷電粒子線偏向器に逆位相の電流または電圧を印加することで荷電粒子線を振り戻し、対物レンズ中心に荷電粒子線を通す。その状態で荷電粒子線照射によって試料から放出される2次電子は、対物レンズのレンズ効果によって偏向されて、荷電粒子源と対物レンズとの間に配置された反射板に到達する。このとき、2段の荷電粒子線偏向器によって荷電粒子線の偏向ベクトルを変化させながら対物レンズをワブリングさせ、そのときの反射板での2次電子走査像を観察する。対物ワブラによる反射板走査像の移動量が最小になる2段の荷電粒子線偏向器の条件において、荷電粒子線が対物レンズ中心を通過し、かつ試料に垂直入射する装置状態となる。
実施の形態によれば、2次電子軌道の観察によって、荷電粒子線の試料に対する傾斜角を補正することが可能になる。2次電子の軌道の変化は、対物レンズによって拡大されて反射板上で観察されるため、傾斜角を高精度で補正することができる。また、傾斜角の事前計測も不要であり、帯電によって傾斜角が変化してしまうような場合でも、荷電粒子線を試料に対して垂直に入射させることが可能である。
図7は2段の偏向器による1次電子ビームの傾斜変化を説明する図である。図8は1次電子ビームの傾斜補正シーケンスを説明する図である。図9は、対物レンズ9をワブリングしたときの、黒点位置のずれ量を示す図である。
ここで一例として、図1に示すように機械的な軸ずれ53によってコンデンサレンズ5と対物レンズ9の中心がずれている場合の、1次電子ビームの傾斜補正の流れを図7、及び図8を用いて説明する。通常の1次電子ビームを電子レンズ中心に通す調整だと、1次電子ビームはコンデンサレンズ5、及び対物レンズ9の中心を通過するような軸になるため、1次電子ビーム軌道29のようになり、試料11に斜めに入射する。1次電子ビームがコンデンサレンズ5を通過した段階で、光軸55に対して距離57ずれている。
ここで試料11への傾斜角を補正するために、上偏向器18及び下偏向器19を動作させる(図8のステップS1)。上偏向器18及び下偏向器19には、逆位相の電流または電圧が印加される。上偏向器18で偏向された1次電子ビームは、軌道29から軌道30となり、次に、下偏向器19で逆方向に振り戻され、軌道31となる。このときに、対物レンズ9の中心を通過するように、上偏向器18及び下偏向器19の偏向強度の上下段比を調整する(ステップS2)。
上下段比の調整は、従来の軸調整の技術である、対物レンズ9をワブリングしたときに試料11上のパターンが動かなくなる方法を用いればよい(ステップS3、S4)。例えば、上偏向器18及び下偏向器19のどちらか一方の偏向強度を固定しておいて、もう一方の偏向器の偏向強度を変化させ、ワブリング像が動かない上下段比に条件に設定する(ステップS5)。なお、上下段比を求めるときの上偏向器18及び下偏向器19への印加電流または電圧の大きさは、SEM画像が観察される程度であれば任意で良い。
上偏向器18及び下偏向器19の上下段比を調整しただけでは、1次電子ビームは試料11に斜めに入射したままである。このときの上下段比を保った状態で、上偏向器18及び下偏向器19の偏向ベクトルを変化させることで、傾斜角補正を行う(ステップS6)。
1次電子ビームが試料に垂直に入射している判断は、上偏向器18及び下偏向器19の偏向ベクトルを変化させながら対物レンズ9をワブリングし(ステップS7)、そのときの黒点画像を観察することで行う(ステップS8)。図9の横軸は、上偏向器18及び下偏向器19の偏向ベクトルに対応している。図9では、まず偏向ベクトルの位相のみを360°変化させて、その次に偏向ベクトルの大きさを変化させて黒点ずれ量を測定した例を示している。したがって、グラフのピークとピーク、またはボトムとボトムの間隔が、偏向の位相360°に対応している。ピーク、またはボトムが複数存在するのは、偏向ベクトルの大きさを変化させているためである。ピーク91、92、93の偏向の大きさは異なっている。
ここで図9において、黒点ずれ量が最小になる偏向ベクトルを見出す(ステップS9)。ここでは破線32で示した偏向ベクトルにおいて、ワブリング時の黒点ずれ量が最小になっている。したがって、上偏向器18及び下偏向器19の偏向ベクトルを破線32の条件に設定し(ステップS10)、その状態で1次電子ビームを偏向したときに、1次電子ビームの試料11への傾斜角が補正され、試料に垂直に1次電子ビームが入射していることなる。
以上のように、本実施例によれば、対物レンズの中心を通過し、かつ試料に垂直に入射する1次電子ビームの条件を高精度で設定することが可能である。また、帯電などの影響で1次電子ビームの傾斜が変化してしまう場合であっても、帯電の影響を含んだ傾斜を補正することが可能であるため、帯電の激しい深溝・深穴サンプルのSEM観察において、重要な技術となる。
図10は対物レンズと試料との平行度調整を説明する図である。
また、図9の破線32で示した偏向ベクトルにおいて黒点ずれ量が0になるためには、対物レンズ9と試料11が平行に配置されている必要がある。対物レンズ9と試料11が平行でない場合は、2次電子が偏向されて反射板15に到達するためである。したがって、図10に示すように、ホルダー10に傾斜機構を設けて矢印94のように動作させることによって、破線32で示した偏向ベクトルにおいて黒点ずれ量が0になる試料傾斜条件に設定すれば、対物レンズ9と試料11の平行度を高精度で調整することも可能である。
また、図9の破線32で示した偏向ベクトルにおいて黒点ずれ量が0になるためには、対物レンズ9と試料11が平行に配置されている必要がある。対物レンズ9と試料11が平行でない場合は、2次電子が偏向されて反射板15に到達するためである。したがって、図10に示すように、ホルダー10に傾斜機構を設けて矢印94のように動作させることによって、破線32で示した偏向ベクトルにおいて黒点ずれ量が0になる試料傾斜条件に設定すれば、対物レンズ9と試料11の平行度を高精度で調整することも可能である。
図11は1次電子ビームの傾斜によるパターン陰影を説明する図である。同図(a)は試料の断面図、同図(b)はその観測パターンである。
また、本実施の形態の技術を用いれば、電子ビームの傾斜が補正できるだけでなく、その逆に大きな傾斜を持たせる条件に設定することも可能である。図9において、黒点ずれ量が大きくなるピークの条件に、上偏向器18及び下偏向器19の偏向ベクトルを設定すればよい。電子ビーム3が試料11に大きく傾斜して入射することで、観察パターンに高低差がある場合に、図11(b)の1次電子ビーム傾斜により生じるパターン陰影33に示すように陰影(グラデーション)をつけることができる。したがって、試料の凹凸判定に応用することも可能である。
また、本実施の形態の技術を用いれば、電子ビームの傾斜が補正できるだけでなく、その逆に大きな傾斜を持たせる条件に設定することも可能である。図9において、黒点ずれ量が大きくなるピークの条件に、上偏向器18及び下偏向器19の偏向ベクトルを設定すればよい。電子ビーム3が試料11に大きく傾斜して入射することで、観察パターンに高低差がある場合に、図11(b)の1次電子ビーム傾斜により生じるパターン陰影33に示すように陰影(グラデーション)をつけることができる。したがって、試料の凹凸判定に応用することも可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
1 電界放射陰極
2 引出電極
3 1次電子ビーム
4 加速電極
5 コンデンサレンズ
6 上走査偏向器
7 下走査偏向器
8 対物絞り
9 対物レンズ
10 ホルダー
11 試料
12 加速円筒
13 筒状円筒
14 2次電子
15 反射板
16 3次電子
17 検出器
18 上偏向器
19 下偏向器
20 対物レンズ中心
21 深溝パターン
22 1次電子ビーム傾斜なしのときの溝底測長幅
23 1次電子ビーム傾斜ありのときの溝底測長幅
24a 試料上での2次電子出射位置のずれ量
24b 反射板上での2次電子出射位置のずれ量
25a 離軸した位置から出射した2次電子の軌道
25b 離軸した位置から出射した2次電子の軌道
26 黒点
27 1次電子ビームが傾斜していないときの黒点位置
28 1次電子ビームが傾斜しているときの黒点位置
29 機械的な軸ずれがある場合の1次電子ビームの軌道
30 上偏向器により偏向された1次電子ビームの軌道
31 下偏向器により振り戻された1次電子ビームの軌道
32 1次電子ビームの試料への傾斜が補正される上下偏向器条件
33 1次電子ビーム傾斜により生じるパターン陰影
41 第1高電圧制御回路
42 収束レンズ制御回路
43 第2偏向制御回路
44 増幅器
45 第1偏向制御回路
46 対物レンズ制御回路
47 第2高電圧制御回路
48 試料微動制御回路
49 第3高電圧制御回路
50 制御装置
501 CPU
502 フレームメモリ
503 記憶装置
51 画像表示装置
52 入力装置
53 機械的な軸ずれ
55 光軸
56 光軸から離軸した位置
57 光軸に対してずれた距離
91、92、93 ピーク
94 矢印
V1、V2、V3、V4 電源
2 引出電極
3 1次電子ビーム
4 加速電極
5 コンデンサレンズ
6 上走査偏向器
7 下走査偏向器
8 対物絞り
9 対物レンズ
10 ホルダー
11 試料
12 加速円筒
13 筒状円筒
14 2次電子
15 反射板
16 3次電子
17 検出器
18 上偏向器
19 下偏向器
20 対物レンズ中心
21 深溝パターン
22 1次電子ビーム傾斜なしのときの溝底測長幅
23 1次電子ビーム傾斜ありのときの溝底測長幅
24a 試料上での2次電子出射位置のずれ量
24b 反射板上での2次電子出射位置のずれ量
25a 離軸した位置から出射した2次電子の軌道
25b 離軸した位置から出射した2次電子の軌道
26 黒点
27 1次電子ビームが傾斜していないときの黒点位置
28 1次電子ビームが傾斜しているときの黒点位置
29 機械的な軸ずれがある場合の1次電子ビームの軌道
30 上偏向器により偏向された1次電子ビームの軌道
31 下偏向器により振り戻された1次電子ビームの軌道
32 1次電子ビームの試料への傾斜が補正される上下偏向器条件
33 1次電子ビーム傾斜により生じるパターン陰影
41 第1高電圧制御回路
42 収束レンズ制御回路
43 第2偏向制御回路
44 増幅器
45 第1偏向制御回路
46 対物レンズ制御回路
47 第2高電圧制御回路
48 試料微動制御回路
49 第3高電圧制御回路
50 制御装置
501 CPU
502 フレームメモリ
503 記憶装置
51 画像表示装置
52 入力装置
53 機械的な軸ずれ
55 光軸
56 光軸から離軸した位置
57 光軸に対してずれた距離
91、92、93 ピーク
94 矢印
V1、V2、V3、V4 電源
Claims (15)
- 荷電粒子源から放出される荷電粒子線が試料に向かって照射されている状態で、反射板で得られる前記試料から放出される放出荷電粒子による走査像に関する情報に基づいて、前記荷電粒子線の傾斜補正を行い、
前記反射板は前記荷電粒子源と前記荷電粒子線を集束する対物レンズとの間に配置される、
荷電粒子線の傾斜補正方法。 - 請求項1において、
前記荷電粒子源と前記対物レンズの間に、前記荷電粒子線を偏向する偏向器が少なくとも2段配置されている、
荷電粒子線の傾斜補正方法。 - 請求項1において、
前記反射板は前記放出荷電粒子が通過できる開口をもつ、
荷電粒子線の傾斜補正方法。 - 請求項1において、
前記反射板における前記放出荷電粒子による走査像の情報は、前記対物レンズにより偏向される前記放出荷電粒子の前記反射板での到達位置に関する情報である、
荷電粒子線の傾斜補正方法。 - 請求項2において、
前記偏向器は、磁界による偏向作用、または電界による偏向作用、または磁界と電界による偏向作用を有する、
荷電粒子線の傾斜補正方法。 - 請求項2において、
前記反射板における前記放出荷電粒子の走査像の情報に基づいて、前記偏向器の偏向ベクトルを変化させる、
荷電粒子線の傾斜補正方法。 - 請求項4において、
前記放出荷電粒子の前記反射板での到達位置を、前記対物レンズの励磁電流の変化、または前記対物レンズ直上の加速円筒電圧の変化、または前記試料に印加される減速電圧の変化、によって変化させる、
荷電粒子線の傾斜補正方法。 - 荷電粒子源と、
当該荷電粒子源より放出される荷電粒子線を集束する対物レンズと、
前記荷電粒子源と前記対物レンズとの間に配置される荷電粒子検出器と、
前記荷電粒子源と前記対物レンズとの間に配置される第1および第2の荷電粒子線偏向器と、
前記荷電粒子源と前記対物レンズとの間に配置された反射板と、
を備え、
前記荷電粒子源から試料に向かって前記荷電粒子線を照射している状態で、前記反射板で得られる前記試料から放出される荷電粒子による走査像の情報に基づいて、前記試料への荷電粒子線傾斜を補正する荷電粒子線装置。 - 請求項8において、
前記反射板は前記荷電粒子が通過できる開口をもつ、
荷電粒子線装置。 - 請求項8において、
前記反射板における前記荷電粒子による走査像の情報は、前記対物レンズにより偏向された前記荷電粒子の前記反射板での到達位置に関する情報である、
荷電粒子線装置。 - 請求項8において、
前記第1および第2の荷電粒子線偏向器は、磁界による偏向作用、または電界による偏向作用、または磁界と電界による偏向作用を有する、
荷電粒子線装置。 - 請求項8において、
前記反射板における前記荷電粒子の走査像の情報に基づいて、前記第1および第2の荷電粒子線偏向器の偏向ベクトルを変化させる、
荷電粒子線装置。 - 請求項11において、
前記荷電粒子の前記反射板での到達位置を、前記対物レンズの励磁電流の変化によって変化させる、
荷電粒子線装置。 - 請求項11において、
前記対物レンズ直上で前記荷電粒子線を加速する電圧を印加する第1の電源と、
試料に前記荷電粒子線を減速する電圧を印加する第2の電源と、
を備え、
前記荷電粒子の前記反射板での到達位置を、前記第1の電源による前記対物レンズ直上の加速円筒電圧の変化、または前記第2の電源による前記試料に印加される減速電圧の変化、によって変化させる、
荷電粒子線装置。 - 請求項8において、
前記荷電粒子検出器は前記反射板からの荷電粒子を検出する、
荷電粒子線装置。
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Cited By (2)
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CN111033675B (zh) * | 2017-08-24 | 2022-07-26 | 株式会社日立高新技术 | 带电粒子线装置以及使用其的观察方法、元素分析方法 |
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US7394070B2 (en) * | 2004-12-27 | 2008-07-01 | Hitachi High-Technologies Corporation | Method and apparatus for inspecting patterns |
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-
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- 2013-10-03 JP JP2013208415A patent/JP2017010608A/ja active Pending
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2014
- 2014-10-02 DE DE112014004151.3T patent/DE112014004151B4/de active Active
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- 2014-10-02 US US15/025,713 patent/US10229811B2/en active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018142472A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 株式会社荏原製作所 | 光軸調整方法および電子線検査装置 |
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