JP2024001445A - 荷電粒子線装置、及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】穴や溝の観察に必要な任意の帯電をパターンに付与する。【解決手段】試料室１４に配置された観察対象である試料６に電子線２を照射する荷電粒子線装置１００であって、この荷電粒子線装置１００は、バイアス電圧を印加可能であって、試料６のパターンの側壁に帯電を付与する荷電粒子を含むプラズマを生成するプラズマ生成装置１１と、プラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を試料のパターンに導くガイド１２と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、荷電粒子線装置、及び撮像方法に関する。

半導体パターンの微細化及び高集積化に伴って、半導体パターンの僅かな形状差がデバイスの動作特性に影響を及ぼすようになり、半導体パターンの形状管理のニーズが高まっている。そのため、半導体パターンの検査や計測に用いられる走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）には、高感度、及び高精度が従来に増して求められるようになっている。

近年、３Ｄ－ＮＡＮＤメモリのような３次元方向にデバイスを積み上げる構造が開発されている。このようなデバイスにおいては、穴や溝の検査が必要となるが、電子顕微鏡で観察した際には、穴や溝の深い箇所の電子を検出することができないという課題がある。単一の絶縁膜から成る穴や溝においては、穴や溝の表面（上部）に正の帯電を形成することで、穴や溝の電子を引き上げることができる。一方で、３Ｄ－ＮＡＮＤのような多層デバイスにおいては、層間に導体膜が挟み込まれることで、穴や溝の上部に帯電を設定したとしても、電界が穴や溝の深い箇所まで届かない。このため、単一膜のように穴や溝の電子の引き上げができず、穴や溝の検査が困難となる。

このため、穴や溝の形状などの情報を取るために照射電子のエネルギーを増加させ、高エネルギーの後方散乱電子（ＢＳＥ）を検出するアプローチもとられている。これにより、穴や溝の情報は取得できるものの、多層膜を貫通してきた電子も検出するため、微小な情報（例えば、表面情報）が失われる可能性がある。また、２次電子に対して放出されるＢＳＥの割合は小さい（～２割）ので、検出する信号量を確保するために大電流での高フレーム積算（長時間）が必要となり、撮像スループットやダメージの観点で懸念が残る。

特許第６７８２７９５号

背景で述べたように多層膜では、穴や溝で発生した２次電子を引き上げる電界を穴や溝内に形成することができない点が課題である。

さらに、穴や溝に電子を照射するうちに、穴や溝の内壁には低エネルギーの電子が付着し、内壁が負帯電する。当該内壁が負に帯電した場合には、穴や溝の深い箇所から上がってくる２次電子に対してエネルギー障壁となるため、さらに検出信号量は減少する。内壁に付着した２次電子の除去方法については、特許文献１に開示されている。特許文献１では、試料もしくは試料の近傍の電極に電界を印加することで、付着した負帯電の移動を促進させ、負帯電除去を図る。本方法によれば、側壁の負帯電は緩和もしくは解消することが可能である。しかし、依然として、穴や溝で発生した２次電子を引き上げる電界を穴や溝に形成することはできない。

そこで、本開示は、プラズマ生成装置によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を用いて穴や溝の内壁に任意の帯電を与え、穴や溝で発生した２次電子を引き上げる電界を穴や溝に形成することを目的とする。

本開示は、試料室に配置された観察対象である試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、バイアス電圧を印加可能であって、試料のパターンの側壁に帯電を付与する荷電粒子を含むプラズマを生成するプラズマ生成装置と、プラズマ生成装置によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を試料のパターンに導くガイドと、を備える。

本発明によれば、プラズマ生成装置によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を用いて穴や溝の内壁に任意の帯電を与え、穴や溝で発生した２次電子を引き上げる電界を穴や溝に形成する。

実施の形態に係る荷電粒子線装置の構成を示す図である。 実施の形態に係るプラズマ生成装置によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を試料に照射させた様子を示した概念図である。 実施の形態に係るプラズマ中の荷電粒子の試料表面近傍での速度分布を示す図である。 実施例１に係るプラズマ生成装置によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を用いて側壁を帯電させたときの多層膜の穴底のシミュレーション結果を示す図である。 実施例２に係るプラズマ生成装置に印加するバイアス電圧を変更したときのパターン形状に応じたパターンの穴底と表面とのコントラストの変化を示す図である。 実施例３に係るプラズマ生成装置に印加するバイアス電圧と試料に加わった電位との関係を示す図である。

以下、図面を参照して本実施形態について説明する。図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

（荷電粒子線装置）
図１を参照して、実施の形態に係る荷電粒子線装置１００を説明する。この荷電粒子線装置１００は、一例として、電子銃１と、コンデンサレンズ３と、偏向器４と、対物レンズ５と、を含む電子線光学系ＰＳ（荷電粒子線光学系）を備える。電子線光学系ＰＳの下方には、観察対象である試料６を載置するためのステージ７を内部に載置した真空の試料室１４が設置される。

電子銃１によって発生及び加速された電子線２（１次電子線）は、コンデンサレンズ３によって収束され、対物レンズ５によってステージ７上の試料６上に収束される。偏向器４（走査偏向器）は、電子線（荷電粒子線）２を試料６の電子線走査領域を走査する。電子線２が試料６の電子線走査領域を走査することによって、試料６内で励起された電子が２次電子１０として試料６から放出される。放出された２次電子１０は、２次電子検出器８により検出される。２次電子検出器８に接続された画像処理部２０５は、２次電子検出器８により検出された検出信号を画像化する。

２次電子検出器８の前段（入射面側）には、エネルギーによる２次電子１０の分別が可能なエネルギーフィルタ９が備えられている。エネルギーフィルタ９に印加する電圧を変化した際の検出信号の変化から、試料６への帯電の状態を推定することが可能である。また、試料６の電子線走査領域を走査する電子線２（１次電子線）のエネルギーは、電子銃１の加速電圧とステージ７に印加される電圧とで決定される。放出される２次電子１０の量は、入射される１次電子のエネルギーに関係し、１次電子の電子流と２次電子１０の電子流との大小関係により、試料６の表面の帯電状態が変化する。試料６の帯電量は、試料６の材料特性や形状などによっても変化する。また、試料６の帯電量も、試料６の表面全体において一様ではなく、材料特性や形状などにより、試料６の表面の位置によって変化する分布を有する。

荷電粒子線装置１００は、試料６の帯電を制御するプラズマ生成装置１１を備える。プラズマ生成装置１１には、任意のバイアス電圧が印加可能である。プラズマ生成装置１１は、プラズマを生成し、そのプラズマ又はプラズマ中の荷電粒子を試料６が載置されるステージ７に向けて放射する。プラズマ生成装置１１は、試料室１４の壁面に、絶縁スペーサを有する連結部材１３により連結される。プラズマ生成装置１１には、試料室１４内に配置されるガイド１２が接続されている。ガイド１２は、金属によって構成され、その内部にはプラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマＰＺ（図２参照）を導くための中空部が設けられている。プラズマＰＺは、中空部を通ってガイド１２の先端から放出される。

プラズマ生成装置１１は、試料室１４の内壁に対し、絶縁スペーサを有する連結部材１３により絶縁状態で設けられる。絶縁スペーサは、例えばセラミクスなどの絶縁材料から構成され、プラズマ生成装置１１を試料室１４から電気的に絶縁する役割を有する。プラズマ生成装置１１が試料室１４から絶縁されていることにより、プラズマ生成装置１１の動作状態に関わらず、試料室１４の電位を安定に維持することができる。またプラズマ生成装置１１に接続されたプラズマ電源１６は、プラズマ生成装置１１およびガイド１２の電位を任意に制御する。

リターディング電源１５は、リターディング電圧を印加する。高周波電源１７は、高周波のバイアス電圧を印加する。リターディング電圧や高周波のバイアス電圧については、後述する。

次に、荷電粒子線装置１００の制御装置２００について説明する。制御装置２００は、コンピュータシステムであって、プロセッサ２０１と、主記憶部２０２と、補助記憶部２０３と、電源制御部２０４と、画像処理部２０５と、これら各モジュールを有するバス２０６と、を有する。制御装置２００を構成するコンピュータシステムは、１つのシステムであってもよいし、複数のシステムを組み合わせたシステムであってもよい。

プロセッサ２０１は、中央処理演算装置である。プロセッサ２０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。プロセッサ２０１は、補助記憶部２０３に記憶されるプログラムを主記憶部２０２の作業領域に実行可能に展開して実行する。主記憶部２０２は、プロセッサ２０１が実行するプログラム、当該プロセッサが処理するデータ等を一時的に記憶する。主記憶部２０２は、例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等である。補助記憶部２０３は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等である。

電源制御部２０４は、上記したリターディング電源１５、プラズマ電源１６、及び高周波電源１７が印加する電圧を制御する。電源制御部２０４は、リターディング電源１５、プラズマ電源１６、及び高周波電源１７と通信可能に接続される。電源制御部２０４は、プラズマ生成装置１１に印加するバイアス電圧をプラズマ電源１６に指示する。プラズマ電源１６は、指示されたバイアス電圧をプラズマ生成装置１１に印加する。また、電源制御部２０４は、ステージ７に印加するリターディング電圧をリターディング電源１５に指示する。リターディング電源１５は、指示されたリターディング電圧をステージ７に印加する。また、電源制御部２０４は、リターディング電圧に重畳される高周波電圧を高周波電源１７に指示する。高周波電源１７は、指示された高周波電圧をリターディング電圧に重畳する。

電源制御部２０４は、プラズマ生成装置１１に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させる。例えば、プラズマ生成装置１１に最終的に印加されるバイアス電圧が２５０Ｖの場合、５０Ｖ、１００Ｖ、１５０Ｖ、２００Ｖ、及び２５０Ｖの順に所定の時間幅でプラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧を変化させる。

画像処理部２０５は、２次電子検出器８により検出された検出信号を画像化する。また、画像処理部２０５は、画像のコントラストを計算する。計算されたコントラストは、プラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧と対応付けて、例えば補助記憶部２０３に記憶される。なお、計算されたコントラストは、エネルギーフィルタ９によって検出される試料６の帯電量と対応付けて記憶されてもよい。

制御装置２００は、プラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧を変化させたときの２次電子検出器８によって検出される信号の変化から試料６のパターンの形状を推定する推定部として機能する。具体的には、制御装置２００は、プラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧に対する未知のパターンの輝度変化を、データベースと照合して、未知のパターンの形状を推定する。このデータベースは、プラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧に対する既知のパターンの輝度変化を複数記憶したものである。若しくは、制御装置２００は、実測によって得られた未知のパターンの帯電量に対する輝度変化を、データベースと照合して、未知のパターンの形状を推定する。このデータベースは、解析によって得られた既知のパターンの帯電量に対する輝度変化を複数記憶したものである。

また、制御装置２００は、所定のタイミングで試料６に対する電子線２の照射と、プラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマ中の荷電粒子の照射と、を切り替える切替部として機能する。

図２を参照して、プラズマ生成装置１１を用いた試料６の帯電制御動作について説明する。プラズマ生成装置１１が生成するプラズマＰＺ中には、電子と正イオンとが含まれており、通常は電気的に中性状態である。しかし、正に帯電した試料６に対してプラズマを照射すると、プラズマ中の電子により試料６の正電荷が中和される。その結果、プラズマＰＺ中の電子が減少し、プラズマＰＺ中の電荷バランスが崩れ、ガイド１２に対してプラズマＰＺを介して電流が流れることで、試料６の電位を制御することができる。

次に、ガイド１２の機能について説明する。プラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマＰＺは、指向性がない。したがって、ガイド１２が無い場合、プラズマＰＺは、プラズマＰＺ自身による電界と自然拡散により、プラズマ生成装置１１から試料室１４内に拡散される。電場などが働かなければ、プラズマＰＺは、試料室１４内に拡散する。プラズマＰＺが試料６に到達することで、試料６の帯電電位を制御することができる。しかし、電子線光学系ＰＳ内には、電子線２の制御のためのコンデンサレンズ３などが配置されており、試料室１４の内部には電界や磁界の分布が存在する。このような電磁界の分布は、プラズマＰＺの挙動に影響を与える。コンデンサレンズ３などが与える電界の影響が大きい場合、プラズマ生成装置１１による帯電制御動作に影響が生じる場合がある。また、試料６の帯電によって生じる電界分布より大きな電位を持つ構造物があれば、プラズマＰＺ中の荷電粒子（電子、正イオン）は、当該構造物に引き寄せられるため、プラズマＰＺは試料６の帯電を十分に制御することができない。

これに対し、本実施の形態では、ガイド１２を通じてプラズマＰＺを試料６の近傍に導くことができる。ガイド１２を金属製とすることで、ガイド１２内は、その長さ方向において同電位となり、外部の電界の影響を受けずに試料６にプラズマＰＺを導くことができる。これにより、プラズマＰＺ中の電子又は正イオンが、試料６の帯電を制御することができる。試料６の表面電位は、プラズマＰＺを介してガイド１２に除電電流Ｉｒとして流れることで帯電制御される。プラズマＰＺは、ガイド１２によって試料６の近傍まで導かれるため、周囲の電界の影響を受けずに試料６に照射される。

プラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマＰＺを用いることで、試料６の帯電制御が可能となる。例えば、試料６の表面に蓄積された帯電の除去、及び試料６の穴や溝の側壁を任意の電圧に帯電させることが可能となる。この際、プラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマＰＺは、拡散の過程で電子もしくは正イオンどちらかの荷電粒子のバランスが崩れる場合がある。特に、照射するプラズマ量が希薄となった際には、正負両極性の荷電粒子が両立していたとしても、プラズマの性質を有さない可能性がある。たとえば、プラズマＰＺは、構造物壁面では荷電粒子の移動度の差でシースを形成するなど、粒子分布が異なる領域を形成し、電気的中性が損なわれる場合がある。電荷バランスが崩れることで、帯電制御に必要な荷電粒子の数が偏ることがあるが、電子もしくは正イオンといった荷電粒子を照射できれば帯電制御の観点では、効果は変わらない。このため、バイアス電圧を印加したプラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマＰＺのうちガイド１２を介して試料６に到達した荷電粒子が、試料６の帯電制御の効果をもたらす。

ステージ７には、試料６に照射される電子線２のエネルギーを調整するためのリターディング電圧が印加できるように構成されている。リターディング電圧は、電子線２の電子を試料６の直前で減速させるための電圧である。電子銃１から照射された電子線２は、コンデンサレンズ３や対物レンズ５などで収束され、試料６に照射される。電子銃１から照射される電子線２の加速電圧は、分解能向上を目的に高電圧化が進んでいるが、試料６へ照射される電子線２のエネルギーが大きい場合、試料６の表面から発生する２次電子１０の発生効率が悪くなり、試料６への帯電が進行する。また、試料６によっては、高エネルギーの電子が照射されるとダメージを受ける場合がある。そのため、試料６へ照射される前に電子を減速させる電圧（リターディング電圧）が、ステージ７に印加される。これにより、画像の高分解能を図りつつ、試料６へのダメージや帯電を防ぐことができる。リターディング電圧は、ステージ７に接続されたリターディング電源１５によって印加される。ここで、ガイド１２を介して試料６上に照射された荷電粒子がプラズマの性質を持つ場合は、リターディング電圧に加えて、高周波電源１７を用いて高周波のバイアス電圧を印加することも可能である。

図３に示すように、試料６上にプラズマ状態が形成されていた際には、プラズマＰＺ内は無電界となり、試料６の表面にはシースＳＨが形成される。プラズマＰＺ中からシースＳＨに飛び出した電子は減速され、イオンは加速される。このため、図３に示すように、電子と正イオンとで速度分布に差が生じる。この際、プラズマ生成装置１１に印加するバイアス電圧を変更することでシース電位を制御することができる。シース電位の値によって電子と正イオンとの熱エネルギーの扁平度の比が変わるため、試料６に形成されたパターンＰＴの側壁への正イオン及び電子の付着分布を制御できる。また、この際、リターディング電圧にパルス状に高周波電圧を印加することで、任意の帯電分布を形成することができる。

（撮像方法）
次に、本実施の形態の撮像方法について説明する。まず、プラズマを生成するプラズマ生成装置１１にバイアス電圧を印加して、プラズマを発生させる。そして、プラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を、ガイド１２を介して試料６に放出し、試料６のパターンＰＴの側壁に帯電を付与する。そして、帯電が付与された試料６に電子線２を照射して、試料６から放出された２次電子１０を検出し、画像化する。

さらに、撮像方法は、プラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧を変化させたときに検出される信号の変化から試料６のパターンの形状を推定してもよい。

また、撮像方法は、プラズマ生成装置１１に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させてもよい。

また、撮像方法は、プラズマ中の荷電粒子（電子、正イオン）を試料６のパターンに導くときに、試料６に高周波のバイアス電圧を印加してもよい。

また、撮像方法は、所定のタイミングで試料６に対する電子線２の照射と、プラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマ中の荷電粒子（電子、正イオン）の照射と、を切り替えてもよい。

また、撮像方法は、プラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧に対する既知のパターンの輝度変化をデータベースに複数記憶し、プラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧に対する未知のパターンの輝度変化を、データベースと照合して、未知のパターンの形状を推定してもよい。

また、撮像方法は、解析によって得られた既知のパターンの帯電量に対する輝度変化をデータベースに複数記憶し、実測によって得られた未知のパターンの帯電量に対する輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定してもよい。

（本実施の形態の効果）
プラズマ生成装置１１及びガイド１２を設けることによって、プラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマ中の荷電粒子（電子、正イオン）を用いてパターンの穴や溝の内壁に任意の帯電を与え、穴や溝で発生した２次電子を引き上げる電界を穴や溝に形成することができる。これにより、穴や溝の深い箇所の様子を確認することが可能となり、穴や溝の深い箇所の欠陥が判別可能となる。

制御装置２００は、データベースを照合することにより、プラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧を変化させたときの２次電子検出器８によって検出される信号の変化から試料６のパターンの形状を容易に推定することができる。

また、電源制御部２０４は、プラズマ生成装置１１に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させる。これにより、上記の信号の変化を容易に把握することができる。

高周波電源１７がリターディング電圧に高周波電圧を重畳することによって、試料６のパターンの側壁に任意の帯電分布を形成することができる。

制御装置２００は、所定のタイミングで試料６に対する電子線２の照射と、プラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマ中の荷電粒子の照射と、を切り替える。これにより、プラズマの影響が無いタイミングで試料に電子線２を照射することができる。

［実施例１］
図４は、上記の構成で多層膜のパターン内部に帯電を付与した場合のシミュレーション結果を示す。２μｍの膜厚から成る多層膜パターン（導体膜１００ｎｍと絶縁膜１００ｎｍの積層）を用意し、プラズマ生成装置１１に２００Ｖのバイアス電圧を印加した。多層膜の側壁に正イオンが付着することによって、穴底の信号が検出できるようになった。図４に示すように、プラズマを照射しない従来では、穴底の電子を引き上げることが困難であるため、穴底の様子を確認することができない。一方で、プラズマ又はプラズマ中の荷電粒子を照射した実施例１では、穴底の信号が増加したため、穴底の様子を確認することが可能となり、穴底の欠陥が判別可能となった。

［実施例２］
穴底と表面との輝度比（コントラスト）について、プラズマ生成装置１１に印加されるバイアス電圧をパラメータとして検討した。図５は、膜厚の異なる多層膜パターンに対して、バイアス電圧を変更した際のコントラストの値をプロットしたものである。バイアス電圧の増加に伴い、コントラストは増加する様子が見られ、パターン深さ（膜厚）に応じて変化の傾きが異なることが確認できる。

ここで、未知のパターンの形状（例えば、断面形状）を推定する方法について説明する。まず、予め構造が既知の複数のパターンでバイアス電圧に対する輝度の変化を取得しデータベースに格納しておく。そして、未知のパターンでバイアス電圧に対する輝度の変化を取得し、取得した未知のパターンの輝度の変化を上記したデータベースと照合することによって、未知のパターンの形状を非破壊に推定することが可能となる。

なお、データベースは、解析結果に基づくデータベースであってもよい。例えば、予め構造が既知の複数のパターンで帯電量に対する輝度の変化を取得しデータベースに格納しておく。そして、未知のパターンで蓄電量に対する輝度の変化を取得し、取得した未知のパターンの輝度の変化を上記したデータベースと照合することによって、未知のパターンの形状を非破壊に推定することが可能となる。蓄電量は、例えばエネルギーフィルタ９を用いて検知することができる。その際、実測と解析とを対応付けるための、調整係数が必要な場合があるが、パターンや材質毎に事前設定しておけばよい。

［実施例３］
図６は、実施例３のプラズマ生成装置１１のバイアス電圧に対して、試料の電位の変化を計測した結果である。横軸のプラズマ生成装置１１のバイアス電圧は、ユーザが指定する入力値であり、縦軸の試料電位は、バイアス電圧を印加したプラズマ生成装置１１によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を、ガイド１２を介して試料に照射したときの試料の電位（試料電位）である。試料電位は、例えば、検出する２次電子のエネルギーを検出器前段に備えた電圧印加が可能な金属メッシュ電極（エネルギーフィルタ）を用いて検知することができる。エネルギーフィルタの電位を変化させた際に、放出量の多い数ｅＶの２次電子がカット（検出器に入らなくなる）される電位を帯電電位とみなすことができる。図６から、数十Ｖのオフセットがあるものの、試料電位はバイアス電圧に対して線形に変化した。事前に図６に示すデータを取得しておけば、印加したバイアス電圧からエネルギーフィルタ無しで試料電位を推定することも可能である。

（変形例）
実施の形態では、プラズマ生成装置１１を試料室１４の壁面に取り付けたが、プラズマ生成装置１１の取り付け位置は試料室１４の壁面に限定されない。例えば、プラズマ生成装置１１を試料室１４の外部に設け、ガイドを試料室１４の壁面に取り付けてもよい。

１…電子銃、 ２…電子線、 ３…コンデンサレンズ、 ４…偏向器、 ５…対物レンズ、 ６…試料、 ７…ステージ、 ８…２次電子検出器、 ９…エネルギーフィルタ、 １０…２次電子、 １１…プラズマ生成装置、 １２…ガイド、 ＰＺ…プラズマ、 ＳＨ…シース、 ＰＴ…パターン、 １３…連結部材、 １４…試料室、 １５…リターディング電源、 １６…プラズマ電源、 １７…高周波電源

Claims (15)

1. 試料室に配置された観察対象である試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、
   バイアス電圧を印加可能であって、前記試料のパターンの側壁に帯電を付与する荷電粒子を含むプラズマを生成するプラズマ生成装置と、
   前記プラズマ生成装置によって生成された前記プラズマ中の前記荷電粒子を前記試料のパターンに導くガイドと、
   を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
2. 前記試料に前記荷電粒子線を照射することにより前記試料から放出された２次電子を検出する検出器と、
   前記プラズマ生成装置に印加される前記バイアス電圧を変化させたときの前記検出器によって検出される信号の変化から前記試料のパターンの形状を推定する推定部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
3. 前記プラズマ生成装置に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させる電源制御部
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置。
4. 前記プラズマ中の前記荷電粒子を前記試料のパターンに導くときに、前記試料に高周波のバイアス電圧を印加する高周波電源
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
5. 所定のタイミングで前記試料に対する前記荷電粒子線の照射と、前記プラズマ生成装置によって生成された前記プラズマ中の前記荷電粒子の照射と、を切り替える切替部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
6. 前記プラズマ生成装置に印加されるバイアス電圧に対する既知のパターンの輝度変化を複数記憶するデータベースと、
   前記プラズマ生成装置に印加されるバイアス電圧に対する未知のパターンの輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定する推定部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
7. 解析によって得られた既知のパターンの帯電量に対する輝度変化を複数記憶するデータベースと、
   実測によって得られた未知のパターンの帯電量に対する輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定する推定部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
8. 前記プラズマ生成装置又は前記ガイドは、前記試料室に絶縁状態で設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
9. プラズマを生成するプラズマ生成装置にバイアス電圧を印加して、前記プラズマ生成装置にプラズマを生成させること、
   前記プラズマ生成装置によって生成された前記プラズマ中の荷電粒子を、ガイドを介して試料に放出し、前記試料のパターンの側壁に帯電を付与すること、
   前記帯電が付与された前記試料に荷電粒子線を照射して、前記試料から放出された２次電子を検出し、画像化すること、
   を有する撮像方法。
10. 前記プラズマ生成装置に印加される前記バイアス電圧を変化させたときに検出される信号の変化から前記試料のパターンの形状を推定すること、
    を有することを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
11. 前記プラズマ生成装置に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させること
    をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
12. 前記プラズマ中の前記荷電粒子を前記試料のパターンに導くときに、高周波電源により前記試料に高周波のバイアス電圧を印加すること
    をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
13. 所定のタイミングで前記試料に対する前記荷電粒子線の照射と、前記プラズマ生成装置によって生成された前記プラズマ中の前記荷電粒子の照射と、を切り替えること
    をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
14. 前記プラズマ生成装置に印加されるバイアス電圧に対する既知のパターンの輝度変化をデータベースに複数記憶すること、及び
    前記プラズマ生成装置に印加されるバイアス電圧に対する未知のパターンの輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定すること、
    をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
15. 解析によって得られた既知のパターンの帯電量に対する輝度変化をデータベースに複数記憶すること、及び
    実測によって得られた未知のパターンの帯電量に対する輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定すること、
    をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
    

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