JP2019133789A - 計測検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施例を詳細に説明する前に、背景・前提となる技術部分(従来のSEM方式の計測検査装置におけるBLK制御手段)や課題の詳細などについて、以下、図2〜図7を用いて簡単に説明する。
前記SEM方式の計測検査装置における電子ビームの走査方式について以下に説明する。例えばCD−SEM(測長SEM)における通常の走査をTV走査、ラスタ走査などと呼び、1画面あたりの走査時間が約26μsである。またTV走査を基準としてそのn倍速とした走査をn倍速走査と呼び、例えば4倍速走査の場合、1画面の走査時間が約26/4=6μsとなる。図4には、ラスタ走査方式を示している。
図2に示す従来のSEM方式の計測検査装置のブランキング制御手段は、BLK制御回路201及びBLK制御電極10等を有する構成である。通常、ブランキング(遮断)OFFによる照射時は、ビームがA1,A4の流れで試料110に照射され、それによる二次電子A11が検出器107で検出される。ブランキングONによる非照射時は、ビームがA1,A5の流れでアパーチャ106で遮蔽される。
以下、図3、図4等で、従来の走査型電子ビーム方式におけるラスタ走査方式の場合を示す。
図3は、SEM方式の計測検査装置(図2)、及びラスタ走査方式(図4)における電子ビームの走査方向などを示している。図示するZ方向は、試料110(ないし試料台112)の平面に対して垂直なビームA1の照射方向である。X,Yの方向(座標)は、例として、ラスタ走査方式におけるビームA1のライン毎の走査方向をX方向とし、それに対して直交するビームA1(或いは試料台112)の移動方向(送り方向)をY方向としている。X方向では連続的な走査(照射)領域となり、Y方向では非連続的な走査(照射)領域となる。
図6の(a)は、図3に対応して、電子ビーム(A1)の遮断を制御するための要素であるBLK制御電極10の構成例を、図3のX,Y方向の平面での俯瞰図で示す。BLK制御電極10は、従来一般的には、2枚1組の金属板(10a,10b)が平行・対向して配置される構成である。BLK制御回路201からのBLK制御信号(ON/OFFの波形)(図5)により、BLK電極10(10a,10b)に印加された電圧差によって、当該電極間に電界を生じさせる。これにより当該電極間を通過する位置(311)のビーム(A1)にクーロン力を生じさせることで偏向させる。BLK電極の感度(印加電圧あたりの偏向距離)は、電極間距離(m1)が長いほど感度が低く、また電極サイズ(s1:長さ、面積など)が小さいほど感度が低い関係がある。
図5には、図4の走査に対応した、(a)偏向制御信号、及び(b)BLK制御信号の電圧波形を示している。(a)は、図4の400の軌跡(領域)になるようにビームの偏向を制御するための偏向制御信号の波形を示し、偏向制御回路206から偏向器108へ印加される偏向制御信号(c1,c2)に対応する。(b)は、BLK制御でビームの遮断ON/OFFを制御するためのBLK制御信号の波形を示し、BLK制御回路201からBLK制御電極10へ印加するBLK制御信号(a1,a2)に対応する。(a)の波形のうち、411は、計測画像(データ)の取得時におけるX方向の1ライン(401)毎の走査(照射)時のビーム偏向制御の部分である。412は、X方向の1ライン(401)の終点まで走査が終了して始点へ戻る時(403)のビーム偏向制御の部分(振り戻し期間)である。(b)の波形のうち、421は、(a)の411と同期してBLK制御信号をOFFする時(ブランキングOFF状態)を示し、422は、(a)の412と同期してBLK制御信号をONする時(ブランキングON状態)を示す。
ファラデーカップ(Faraday cup)105は、図6(b)に概略断面を示す通り、金属製(導電性)のカップで、電子などの電荷を持った荷電粒子を真空中で捕捉する装置である。計測検査装置の光学条件などの初期設定時に、カラム100内のブランキング制御電極10(BLK電極)の下方に設置されて、電子銃101から照射された電子ビームA1をブランキング制御電極10により偏向してファラデーカップ105に当て、接続された電流計により入射した電子ビームA1の荷電粒子の数に応じた電流値(IP電流値)を測定する。次々世代の計測検査装置における電子ビームの加速電圧に対応するファラデーカップ105が必要となる。
次々世代の計測検査装置において、電子ビームの加速電圧を従来のものより数倍程度まで高くすることに対応して、ブランキング(BLK)手段の課題を以下に述べる。
スイッチ回路221、223はpMOSトランジスタを使用して、pMOSトランジスタ駆動用ドライブ回路H-Driver225、227を組み合わせて使用している。また、スイッチ回路222、224はnMOSトランジスタを使用して、nMOSトランジスタ駆動用ドライブ回路L-Driver226、228を組み合わせて使用している。
以上のスイッチ回路、ドライブ回路は一般的な回路構成を使用しており、本実施例では特定しない。
計測検査装置の初期設定時に、GUI部250よりユーザによって上部1段BLK電極(BLK_U)21のみの使用が選択され、BLK制御電極選択処理211によってBLK制御回路202が設定される。
また、スイッチ回路223が常時ONとなり、及びスイッチ回路222が常時OFFとなって、下部BLK電極(BLK_L)22の電極には、グランドGndが接続される。
計測検査装置の初期設定時に、GUI部250よりユーザによって下部1段BLK電極(BLK_L)22のみの使用が選択され、BLK制御電極選択処理211によってBLK制御回路202が設定される。
また、スイッチ回路221が常時OFFとなり、及びスイッチ回路222が常時ONとなって、上部BLK電極(BLK_U)21の電極には、グランドGndが接続される。
10:1段BLK制御電極
21:上段BLK制御電極
22:下段BLK制御電極
100:カラム(電子光学鏡筒)
101:電子銃
102:第1コンデンサレンズ(集束レンズ)
103:絞り
104:第2コンデンサレンズ(集束レンズ)
105:ファラデーカップ(FC)
106:アパーチャ
107:二次電子検出器
108:偏向器(DEF)
109:対物レンズ
110:試料(計測試料)
112:試料台(ステージ)
115:ドライバ回路/端子
120:グランドライン
121:カラムGND
141:BLK制御回路
142:接続手段
200:コンピュータ
201:従来のBLK制御回路
202:本実施例のBLK制御回路
206:偏向制御回路
207:信号検出部(二次電子信号検出回路)
208:画像処理部(二次電子信号処理回路)
210:全体制御部
211:BLK制御電極選択処理
220:電子光学制御部
229:BLK制御回路の共通グランドGnd
230:可変の正電圧VDD
231:可変の負電圧VSS
232:BLK制御信号
240:機構系制御部
250:GUI部
300:ビーム走査軌跡
301:走査領域
400:ビームの軌跡、領域
401:一次電子ビームの走査方向
402:一次電子ビームの移動方向
403:遮断時(振り戻し時)のビームの戻しの軌跡
404:横ライン(連続的照射領域)
405:縦ライン(非連続的照射領域)
411:計測画像の取得時におけるX方向の1ライン毎の走査時のビーム偏向制御の部分
412:X方向の1ラインの終点まで走査が終了して始点へ戻る時のビーム偏向制御の部分
421:411と同期してBLK制御信号をOFFする時(ブランキングOFF状態)
422:412と同期してBLK制御信号をONする時(ブランキングON状態)
430:BLK制御回路に発生したノイズ
A1:ビーム(一次電子ビーム)
A4:照射時のビーム軌跡
A5:遮断時のビーム軌跡
A11:二次電子
a1:上段BLK制御信号 信号ライン
a2:上段BLK制御信号 GNDライン
b1:下段BLK制御信号 信号ライン
b2:下段BLK制御信号 GNDライン
c1,c2:偏向制御信号
d1: カラムグランドGND
m1:電極間距離
S1:電極サイズ
Claims (6)
- 走査型電子ビーム方式で試料の計測または検査の少なくとも一方を行う計測検査装置において、
電子ビームの照射方向と垂直な平面上の照射位置を中央に挟んで、前記平面と垂直な方向を向いて互いに対向する二つの電極を配置する第1のブランキング電極と、
前記第1のブランキング電極と電子ビームの照射方向に近接して、前記電子ビームの照射方向と垂直な平面上の照射位置を中央に挟んで、前記平面と垂直な方向を向いて、かつ前記第1のブランキング電極と平行に互いに対向する二つの電極を配置する第2のブランキング電極と、
前記第1のブランキング電極の一方の電極(第1側の電極)と、前記第2のブランキング電極の前記第1のブランキング電極の第1側の電極とは反対側の電極(第2側の電極)はグランドと接続され、
電子ビームの加速電圧に応じて可変の正電圧と可変の負電圧を生成し、ブランキングをON状態とする時、前記正電圧の出力を前記第1のブランキング電極の第2側の電極へ接続し、および前記負電圧の出力を前記第2のブランキング電極の第1側の電極へ接続し、
ブランキングをOFF状態とする時、前記第1のブランキング電極の第2側の電極、および前記第2のブランキング電極の第1側の電極へ同一グランド基準信号を出力するブランキング制御回路とを備えていることを特徴とする計測検査装置。 - 前記ブランキング制御回路が、電子ビームの加速電圧に応じて可変の正電圧を生成し、ブランキングをON状態とする時、前記正電圧の出力を前記第1のブランキング電極の第2側の電極へ接続し、ブランキングをOFF状態とする時、前記第1のブランキング電極の第2側の電極へグランド基準信号を出力し、及び前記第2のブランキング電極の第1側の電極へ常時グランド基準信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の計測検査装置。
- 前記ブランキング制御回路が、電子ビームの加速電圧に応じて可変の負電圧を生成し、ブランキングをON状態とする時、前記負電圧の出力を前記第2のブランキング電極の第1側の電極へ接続し、ブランキングをOFF状態とする時、前記第2のブランキング電極の第1側の電極へグランド基準信号を出力し、及び前記第1のブランキング電極の第2側の電極へ常時グランド基準信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の計測検査装置。
- 前記第1のブランキング電極の第1側の電極、及び前記第2のブランキング電極の第2側の電極は、前記ブランキング制御回路の同一グランド基準信号と、またはカラムGNDと、または前記同一グランド基準信号、および前記カラムGNDが接続されたグランドラインと接続されていることを特徴とする請求項1に記載の計測検査装置。
- 請求項1に記載の計測検査装置において、
更に、前記第2のブランキング電極と電子ビームの照射方向に近接して、前記電子ビームの照射方向と垂直な平面上の照射位置を中央に挟んで、前記平面と垂直な方向を向いて、かつ前記第2のブランキング電極と平行に互いに対向する二つの電極を配置する第3のブランキング電極と、
前記ブランキング制御回路が出力する可変の正電圧、負電圧、及びグランド基準信号の3種の出力、及びグランドGndと、ユーザが選択した第iのブランキング電極、及び第jのブランキング電極の各電極とを切替えて接続可能とする接続手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の計測検査装置。 - 請求項5に記載の計測検査装置において、
更に、前記第3のブランキング電極と電子ビームの照射方向に近接して、前記電子ビームの照射方向と垂直な平面上の照射位置を中央に挟んで、前記平面と垂直な方向を向いて、かつ前記第3のブランキング電極と平行に互いに対向する二つの電極を配置する第4乃至nのブランキング電極とを備えることを特徴とする計測検査装置。
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