JP4668807B2

JP4668807B2 - 荷電粒子線装置及び荷電粒子線画像生成方法

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Publication number: JP4668807B2
Application number: JP2006042687A
Authority: JP
Inventors: 裕子笹氣; 佐藤　　貢
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP2007220615A

Description

本発明は、荷電粒子線を用いて、試料の観察及び検査を行う荷電粒子線装置及び荷電粒子線画像生成方法に関する。

荷電粒子線装置には、一般的な試料の観察を行うための走査電子顕微鏡（以下SEM）、半導体試料を検査するため測長用電子顕微鏡（以下CD-SEM）等がある。特許第3564958号には、画像比較を用いて全領域を探索し、ウエハ上の欠陥を検査する検査装置が記載されている。この検査装置の検査対象は、パターンの形状欠陥ばかりでなく、非導通欠陥、異物の付着等多岐にわたる。

検査装置によって欠陥を検査する場合、先ず、検査対象物である欠陥を探す、いわゆる視野探しを行う。視野探しは、試料全体を観察することができるように低倍率にて行う。検査対象物を見つけ出したら高倍率に切り換えて、検査対象物を詳細に観察し、検査を行う。

特開平05-142278号公報には、検査装置に画像のS/Nを測定する機能を設ける例が記載されている。特開平05-111011号公報にはS/Nの測定方法が記載されている。特開平04-17248号公報には、観察倍率が変化しても、単位面積あたりの電子ビーム照射量が常に一定となる方法が記載され、特開2001-273865号公報には、観察倍率を高めても単位体積あたりの電子線量は増加せず、コントラスト変化を無くすことができる方法が記載されている。

特許第3564958号特開平05-142278号公報特開平05-111011号公報特開平04-17248号公報特開2001-273865号公報

上述のように、通常、低倍率で視野探しを行い、検査対象物を見つけ出したら高倍率に切り換える。しかしながら、電子光学系等の条件が低倍率のときの条件のまま、低倍率から高倍率に切り換えると、Ｓ／Ｎが良好ではない画像が得られ、検査対象物の詳細な観察や検査に適しない。従って、倍率を切り換えたときに、画質を良くするために様々な調整を行う必要がある。

本発明の目的は、画像の倍率を変えても画質が変わらない画像が得られる荷電粒子線装置を提供することにある。

本発明の荷電粒子線装置は、画像の倍率を変更したとき、Ｓ／Ｎ測定値が所定の範囲に入るように第１の画像信号量の制御を行う。次に、画像の画質が最良となるように第２の画像信号量の制御を行う。画像信号量の制御には、荷電粒子線量を制御する方法、画像の取得時間を制御する方法、画像積算枚数を制御する方法、画像検出周波数を制御する方法、ビーム径を制御する方法等がある。

本発明によれば、画像の倍率を変えても画質が変わらない画像が得られる。

図１に、本発明による荷電粒子線装置の例を示す。本例の荷電粒子線装置は、荷電粒子銃１、集束レンズ７、絞り８、偏向器９、絞り１０、集束レンズ１１、直交電磁界発生器１２、偏向器１３a，１３b、対物レンズ１４、及び、試料１５を保持する試料ステージ１６を有し、これらは、真空容器内に収納される。

本例の荷電粒子線装置は、更に、荷電粒子銃１を制御する荷電粒子銃制御部２０、集束レンズ７、集束レンズ１１及び対物レンズ１４に電圧を印加するレンズ制御電源２１、絞り８を制御する絞り制御部２２、偏向器９に走査信号を供給する走査信号発生器２３、絞り１０に接続された荷電粒子線測定器２４、試料１５からの二次電子等の情報信号４２を検出する検出器２５、偏向器１３a，１３bに走査信号を供給する走査信号発生装置２６、試料１５に接続された可変減速電源２７、試料ステージ１６の位置を検出する位置測定装置２８、試料ステージ１６を水平方向に駆動するステージ駆動装置２９、これらの機器を制御する制御部３０、検出器２５からの画像信号を処理する画像処理部３１、及び、試料１５の拡大像を表示する表示装置３４を有する。画像処理部３１は、画像記憶部３２とS/N測定部３３を有する。

荷電粒子銃１は、荷電粒子源２、引出電極３、加速電極４及び制御電極５を有する。荷電粒子銃制御部２０は、引出電圧V1、加速電圧V0及び制御電圧Vsを供給する。荷電粒子源２と引出電極３の間に引出電圧V1が印加される。これによって、荷電粒子源２からは一次荷電粒子線４０が引き出される。荷電粒子源２と制御電極５の間に制御電圧Vsが印加される。これによって、引き出された一次荷電粒子線４０が制御される。荷電粒子源２と加速電極４の間には加速電圧V0が印加される。これによって、一次荷電粒子線４０は加速される。

荷電粒子銃１からの一次荷電粒子線４０は、集束レンズ７によって集束され、絞り８によって不要な領域が除去され、偏向器９の位置にて、クロスオーバ４１を生成する。一次荷電粒子線４０は、偏向器９によって走査され、絞り１０によって不要な領域が除去され、集束レンズ１１によって集束される。

集束された一次荷電粒子線４０は、直交電磁界発生器１２を経由し、偏向器１３a，１３bによって走査され、対物レンズ１４によって集束され、試料ステージ１６上の半導体ウエハ等の試料１５に照射される。試料１５から二次電子、反射電子、X線、イオン等の情報信号４２が発生する。情報信号４２は直交電磁界発生器１２を経由し、軌道を変更し、検出器２５によって検出される。検出器２５からの検出信号は画像処理部３１によって輝度変調信号に変換され、表示装置３４に出力される。表示装置３４によって試料の拡大像が表示される。

半導体ウエハの検査は、取得した画像を記憶させながら行う。本例では、画像処理部３１内の画像記憶部３２に画像を記憶させる。S/N測定部３３は、画像記憶部３２に記憶された画像のS/N測定を行う。画像記憶部３２は、S/N測定用の画像と検査用の画像を記憶する容量を有する。

良い画質を得るためにはS/N値は高いほど良い。S/N値を高くする手段の一つとして、試料上の単位面積あたりのビーム照射量を多くすることが考えられる。しかしながら、一次荷電粒子線４０として電子ビームやイオンビームを用いる場合、単位面積あたりのビーム照射量を多くすると、試料がダメージを受け易くなる。試料がダメージを受けると分解能が低下して、見えるべきものが見えなくなる。また、試料が半導体ウエハの場合、製品としての価値が失われる。そこで、ビーム照射量を増加させるには限界がある。従って、最適なビーム照射量及び最適なS/N値ｋが存在する。最適なS/N値ｋは試料の種類、ビーム条件、情報信号の種類等により予め決められている。

本発明によると、像倍率が変化しても、常にＳ／Ｎ値が最適なS/N値ｋに近くなるように、制御される。

図２を参照して本発明による荷電粒子線装置を用いて対象物をリアルタイムにて観察する方法を説明する。ステップＳ１０１にて、ユーザは観察対象物を見つけるための「視野探し」を行う。視野探しは、低倍率で行う。

観察対象物が見つかったら、ステップＳ１０２にて、画像処理部３１は、高倍率にて観察対象物の画像を取得する。ステップＳ１０３にて、Ｓ／Ｎ測定部３３は、取得した画像のＳ／Ｎを測定する。ステップＳ１０４にて、制御部３０は、Ｓ／Ｎ測定値を最適値ｋと比較し、その偏差δを計算する。ステップＳ１０５にて、制御部３０は、偏差δが閾値より小さいか否かを判定する。偏差δが閾値より小さい場合には、ステップＳ１０８に進み、偏差δが閾値より大きいか又は等しい場合には、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６にて、制御部３０は、Ｓ／Ｎ調整用の第１画像信号量制御方法を選択する。第１画像信号量制御方法には、荷電粒子線量を制御する方法、画像の取得時間を制御する方法、画像積算枚数を制御する方法、画像検出周波数を制御する方法、ビーム径を制御する方法等がある。制御部３０は、予め設定されている方法を選択するが、ユーザがこれらの方法から１つを選択してもよい。ステップＳ１０７にて、制御部３０は、選択された方法により第１画像信号量制御処理を行う。第１画像信号量制御処理は、偏差δが小さくなるように画像信号量を制御する。第１画像信号量制御処理は、像倍率を変化させないで行う。ステップＳ１０２、ステップＳ１０３、及び、ステップＳ１０４を繰返し、ステップＳ１０５にて、偏差δが閾値より小さいか否かを判定する。

偏差δが閾値より大きいか又は等しい場合には、偏差δが閾値より小さくなるまでステップＳ１０６からＳ１０７、Ｓ１０２、Ｓ１０３及びステップＳ１０４を繰り返す。偏差δが閾値より小さくなったら、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８にて、制御部３０は、画質調整用の第２画像信号量制御方法を選択する。第２画像信号量制御方法には、荷電粒子線量を制御する方法、画像の取得時間を制御する方法、画像積算枚数を制御する方法、画像検出周波数を制御する方法、ビーム径を制御する方法等がある。制御部３０は予め設定されている方法を選択するが、ユーザがこれらの方法から１つを選択してもよい。ステップＳ１０９にて、制御部３０は、選択された方法により第２画像信号量制御処理を行う。第２画像信号量制御処理によって画質の微調整を行う。従って、第２画像信号量制御処理によるＳ／Ｎ値の変化量は微小である。

第２画像信号量制御処理では、像倍率を変化させてよい。像倍率を変化させた場合には、それに対応して画像信号量が制御される。即ち、倍率に連動して画像信号量が制御される。像倍率を変化させた場合には、フォーカス、非点、明るさ等の調整を行う。ステップＳ１１０にて対象物を観察する。

上述のように、Ｓ／Ｎ調整用の第１画像信号量制御方法と画質調整用の第２画像信号量制御方法は同一の方法を含む。ステップＳ１０６の第１画像信号量制御方法の選択と、ステップＳ１０８の第２画像信号量制御方法の選択では、同一方法を選択してもよい。この場合、第１画像信号量制御ではＳ／Ｎ調整用に画質の粗調整を行い、第２画像信号量制御では画質の微調整を行うから、実際には作業は異なる。

Ｓ／Ｎの最適値ｋは、試料、観察条件、観察対象物、情報信号４２の種類等によって変化する。最適値kは予め設定されているが、ユーザが選択してもよい。ステップＳ１０４及びステップＳ１０５では、Ｓ／Ｎ測定値を最適値ｋと比較し、その偏差δが閾値より小さいか否かを判定した。Ｓ／Ｎ測定値を最適値ｋと比較し、Ｓ／Ｎ測定値が最適値ｋを超えたか否かを判定してもよい。

上述のように、試料から放出される情報信号４２は、二次電子、反射電子、X線、イオン等である。従って、本発明では、X線分析を行う場合にも、適用できる。Ｓ／Ｎ測定値が最適値ｋになるように画像信号量制御を行う。それによりX線分析の精度を高めることができる。

図２に示した一連の工程のうち、ステップＳ１０１の視野探しはユーザが手動で行うが、それ以外は、制御部３０が自動的に行う。制御部３０はコンピュータであってよい。ステップＳ１０２からステップＳ１１０までの処理をコンピュータにより読み取り可能なプログラムとして構成することができる。例えばＳ／Ｎの最適値ｋ、第１画像信号量制御方法、及び、第２画像信号量制御方法の組み合わせを、観察対象物の種類毎に用意し、それを呼び出す命令をプログラムに組み込む。ユーザが、試料である半導体ウエハの種類を入力すれば、プログラムが自動的に最適な処理を行う。

図３を参照して本発明による荷電粒子線装置を用いて対象物を検査する方法を説明する。半導体ウエハの検査では、画像を記憶させながら検査を実施する。本例の方法は、半導体ウエハの検査に好適である。

ステップＳ２０１にて、ユーザは検査対象物を見つけるための「視野探し」を行う。視野探しは、低倍率で行う。検査対象物が見つかったら、ステップＳ２０２にて、対象物に適した高倍率を設定する。制御部３０は、予め設定されている倍率を使用するが、ユーザがここで倍率を設定してもよい。ステップＳ２０３にて、画像記憶部３２は、Ｓ／Ｎ調整用に画像を記憶する。ステップＳ２０４にて、S/N測定部３３は、記憶した画像のＳ／Ｎを測定する。ステップＳ２０５にて、制御部３０は、Ｓ／Ｎ測定値を最適値ｋと比較し、その偏差δを計算する。ステップＳ２０６にて、制御部３０は、偏差δが閾値より小さいか否かを判定する。偏差δが閾値より小さい場合には、ステップＳ２１３に進み、偏差δが閾値より大きいか又は等しい場合には、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７にて、制御部３０は、Ｓ／Ｎ調整用の第１画像信号量制御方法を選択する。ステップＳ２０８にて、制御部３０は、選択された方法により第１画像信号量制御処理を行う。第１画像信号量制御処理は、偏差δが小さくなるように画像信号量を制御する。第１画像信号量制御処理は、像倍率を変化させないで行う。ステップＳ２０９にて、画像記憶部３２は、Ｓ／Ｎ調整用に画像を記憶する。ステップＳ２１０にて、S/N測定部３３は、記憶した画像のＳ／Ｎを測定する。ステップＳ２１１にて、制御部３０は、Ｓ／Ｎ測定値を最適値ｋと比較し、その偏差δを計算する。ステップＳ２１２にて、制御部３０は、偏差δが閾値より小さいか否かを判定する。偏差δが閾値より小さい場合には、ステップＳ２１３に進み、偏差δが閾値より大きいか又は等しい場合には、ステップＳ２０８に戻る。ステップＳ２０８、Ｓ２０９、Ｓ２１０及びＳ２１１を繰返し、ステップＳ２１２にて、偏差δが閾値より小さくなったらステップＳ２１３に進む。

ステップＳ２１３にて、制御部３０は、画質調整用の第２画像信号量制御方法を選択する。制御部３０は予め設定されている方法を選択するが、ユーザが選択してもよい。ステップＳ２１４にて、制御部３０は、選択された方法により第２画像信号量制御処理を行う。第２画像信号量制御処理によって画質の微調整を行う。従って、第２画像信号量制御処理によるＳ／Ｎ値の変化量は微小である。

第２画像信号量制御処理では、像倍率を変化させてよい。像倍率を変化させた場合には、それに対応して画像信号量が制御される。即ち、倍率に連動して画像信号量が制御される。像倍率を変化させた場合には、フォーカス、非点、明るさ等の調整を行う。第２画像信号量制御処理が完了したら、そのときの像倍率を検査倍率として記憶する。記憶した検査倍率は以後の検査に使用する。ステップＳ２１５にて対象物を検査する。ここでは検査用の画像を用いる。フォーカス、非点、明るさ等の調整を行うと、試料には荷電粒子線が照射される。それによって、試料が帯電し、試料の画像は変化する。従って、検査用の画像は、Ｓ／Ｎ調整用の画像とは僅かに異なる。検査用の画像とＳ／Ｎ調整用の画像の差はできるだけ小さいほうがよい。両者の差を小さくするためには、例えば、Ｓ／Ｎ調整用の画像を検査用の画像と同一の条件で取得すればよい。

上述のように、第１画像信号量制御方法と第２画像信号量制御方法は同一の方法を含む。ステップＳ２０７の第１画像信号量制御方法の選択と、ステップＳ２１３の第２画像信号量制御方法の選択では、同一方法を選択してもよい。この場合、第１画像信号量制御ではＳ／調整用に画質の粗調整を行い、第２画像信号量制御では画質の微調整を行うから、実際には作業は異なる。

図３に示した一連の工程のうち、ステップＳ２０１の視野探しはユーザが手動で行うが、それ以外は、制御部３０が自動的に行う。制御部３０はコンピュータであってよい。ステップＳ２０２からステップＳ２１５までの処理をコンピュータにより読み取り可能なプログラムとして構成することができる。例えば観察に必要なS/N値(k)、第１画像信号量制御方法、及び、第２画像信号量制御方法の組み合わせを、観察対象物の種類毎に用意し、それを呼び出す命令をプログラムに組み込む。ユーザが、試料である半導体ウエハの種類を入力すれば、プログラムが自動的に最適な処理を行う。

図２及び図３では、視野探しの後に低倍率から高倍率に切り換える場合について説明した。しかしながら、本発明は、一般に、倍率を切り換える場合に適用可能である。また、本発明は、低倍率から高倍率に切り換える場合ばかりでなく、高倍率から低倍率に切り換える場合にも適用可能である。

図４から図８を参照して第１及び第２画像信号量制御方法の例について説明する。第１及び第２画像信号量制御方法には、荷電粒子線量を制御する方法、画像の取得時間を制御する方法、画像積算枚数を制御する方法、画像検出周波数を制御する方法、ビーム径を制御する方法等がある。

図４を参照して、荷電粒子線量を制御する方法を説明する。ステップＳ４０１にて、最適な荷電粒子線量を取得する。制御部３０が予め設定されている最適な荷電粒子線量を読み込むが、ユーザが入力してもよい。ステップＳ４０２にて、荷電粒子線量の制御方法を選択する。制御部３０が予め設定されている方法を選択するが、ユーザが任意の方法を選択してもよい。

荷電粒子線量の制御方法には、ステップＳ４０３の荷電粒子銃制御、ステップＳ４０４のレンズ制御、及び、ステップＳ４０５の絞り制御の３つの方法がある。

ステップＳ４０３の荷電粒子銃制御では、荷電粒子銃制御部２０を介して荷電粒子銃１を制御する。荷電粒子銃制御部２０において、加速電圧V0、引出電圧V1、及び、制御電圧Vsの少なくとも１つを制御する。それによって荷電粒子銃１から引き出される荷電粒子線量が最適な荷電粒子線量になるように制御することができる。

ステップＳ４０４のレンズ制御では、レンズ制御電源２１を介して集束レンズ７を制御する。集束レンズ７に印加する電圧を制御することによりクロスオーバ４１の位置を変化させる。それによって、絞り８を通過する荷電粒子線量が最適な荷電粒子線量になるように制御することができる。

ステップＳ４０５の絞り制御では、絞り制御部２２を介して絞り８を制御する。それによって、絞り８を通過する荷電粒子線量が最適な荷電粒子線量になるように制御することができる。絞り８として、口径の異なる複数の絞り、又は、口径が変化することができる絞りを使用してよい。

制御部３０は、荷電粒子線量を測定しながら、荷電粒子線量を制御する。荷電粒子線量を測定するには、走査信号発生器２３から偏向器９にブランキング信号を供給する。偏向器９は、荷電粒子線４０をブランキングする。ブランキングされた荷電粒子線４０は絞り１０に到達する。絞り１０に到達した荷電粒子線は荷電粒子線測定器２４によって測定される。荷電粒子線の測定値は、制御部３０に供給される。荷電粒子線量を制御することによって、最適なS/N値が得られ、最適な画像が得られる。

荷電粒子線量を制御する方法を、第２画像信号量制御方法として選択する場合には、倍率連動を行う。倍率連動は、像倍率を変化させたとき、それに応じて最適な荷電粒子線量を変化させることである。従って、像倍率と最適な荷電粒子線量の関係を予め求めておく必要がある。

図９を参照して、像倍率と最適な荷電粒子線量の関係を説明する。図９の曲線は、試料上の単位面積あたりのビーム照射量が一定となるための像倍率と荷電粒子線量の関係を示す。一般に、像倍率が大きいと試料上のビーム照射領域は小さい。従って、試料上の単位面積あたりのビーム照射量を一定にするためには、荷電粒子銃からの荷電粒子線量は少なくてよい。像倍率が小さいと試料上のビーム照射領域は大きい。従って、試料上の単位面積あたりのビーム照射量を一定にするためには、荷電粒子銃からの荷電粒子線量は多くする必要がある。即ち、像倍率が変化しても試料上の単位面積あたりのビーム照射量を一定にするためには、荷電粒子線量を制御する必要がある。最適な荷電粒子線量は像倍率によって変化する。従って、像倍率を変化させた場合にはそれに伴って最適な荷電粒子線量を変化させる必要がある。

図５を参照して、画像取得時間を制御する方法を説明する。ステップＳ５０１にて、最適な画像取得時間を取得する。制御部３０が予め設定されている最適な画像取得時間を読み込むが、ユーザが入力してもよい。ステップＳ５０２にて、制御部３０は、最適な画像取得時間が得られるように、走査信号発生器２３、２６を介して走査信号を制御する。

走査速度が速いと、画像取得時間が短くなる。即ち、試料上の単位面積あたりのビーム照射量は少なくなり、発生する情報信号量が少なくなる。そのため、Ｓ／Ｎ値は小さくなり、画質は悪くなる。走査速度が遅いと、画像取得時間が長くなる。即ち、試料上の単位面積あたりのビーム照射量は多くなり、発生する情報信号量が多くなる。そのため、Ｓ／Ｎ値は大きくなり、画質は良くなる。しかしながら、試料上の単位面積あたりのビーム照射量は多くなると、試料表面がダメージを受け、分解能が低下する。従って、最適な画像取得時間が存在する。最適な画像取得時間にて画像を取得することにより最適なＳ／Ｎ値が得られる。

画像取得時間を制御する方法を、第２画像信号量制御方法として選択する場合には、倍率連動を行う。倍率連動は、像倍率を変化させたとき、それに応じて最適な画像取得時間を変化させることである。従って、像倍率と最適な画像取得時間の関係を予め求めておく必要がある。

図６を参照して、画像の積算枚数を制御する方法を説明する。ステップＳ６０１にて、最適な画像の積算枚数を取得する。制御部３０が予め設定されている最適な画像の積算枚数を読み込むが、ユーザが入力してもよい。ステップＳ６０２にて、画像処理部３１は、最適な積算枚数の画像を積算する。積算画像を表示装置３４に表示しながら、画像を積算する。同一対象物の画像を積算することによって画質が良い画像が得られる。積算枚数が多すぎると、画像の分解能が低下する。従って、最適な積算枚数が存在する。最適な積算枚数にて画像を取得することにより最適なＳ／Ｎ値が得られる。

画像の積算枚数を制御する方法を、第２画像信号量制御方法として選択する場合には、倍率連動を行う。倍率連動は、像倍率を変化させたとき、それに応じて最適な画像の積算枚数を変化させることである。従って、像倍率と最適な画像の積算枚数の関係を予め求めておく必要がある。

図７を参照して、画像検出周波数を制御する方法を説明する。ステップＳ７０１にて、最適な画像検出周波数を取得する。制御部３０が予め設定されている最適な画像検出周波数を読み込むが、ユーザが入力してもよい。ステップＳ７０２にて、検出器２５は、最適な画像検出周波数によって情報信号を取得する。画像検出周波数が大きいと、単位時間あたりの画像数は少なくなり、画質が低下する。画像検出周波数が小さいと、単位時間あたりの画像数は多くなり、画質が良くなる。しかしながら、画像検出周波数が小さすぎると、単位時間あたりの画像数は多すぎ、画像の分解能が低下する。また、スループットの低下を招く。従って、最適な画像検出周波数が存在する。最適な画像検出周波数にて画像を取得することにより最適なＳ／Ｎ値が得られる。

画像検出周波数を制御する方法を、第２画像信号量制御方法として選択する場合には、倍率連動を行う。倍率連動は、像倍率を変化させたとき、それに応じて最適な画像検出周波数を変化させることである。従って、像倍率と最適な画像検出周波数の関係を予め求めておく必要がある。

図８を参照して、ビーム径を制御する方法を説明する。ステップＳ８０１にて、最適なビーム径を取得する。制御部３０が予め設定されている最適なビーム径を読み込むが、ユーザが入力してもよい。ステップＳ８０２にて、ビーム径の制御方法を選択する。いずれの方法でも、光学特性が変化するため、ユーザによる選択は難しく、制御部３０が予め設定されている方法を選択する。

ビーム径の制御方法には、ステップＳ８０３の荷電粒子銃制御、ステップＳ８０４のレンズ制御、及び、ステップＳ８０５の絞り制御の３つの方法がある。これらの方法は、図４を参照して説明した。

制御部３０は、最適なビーム径が得られるように、ビーム径を制御する。ビーム径を制御することにより荷電粒子線量が制御される。従って、最適なビーム径によって最適な荷電粒子線量が得られる。それにより、最適なS/N値が得られ、最適な画像が得られる。

ビーム径を制御する方法を、第２画像信号量制御方法として選択する場合には、倍率連動を行う。倍率連動は、像倍率を変化させたとき、それに応じて最適なビーム径を変化させることである。従って、像倍率と最適なビーム径の関係を予め求めておく必要がある。

図１０は、表示装置３４に表示される画面の例を示す。この画面５０は、第１画像信号量制御及び第２画像信号量制御を行った後の画像を表示する画像表示領域５１と、調整指定ボタン５２と、計測したＳ／Ｎ値を表示するＳ／Ｎ値表示領域５４と、所望のS/N値を入力するＳ／Ｎ値入力ウインドウ５５とを含む。本例では、第１画像信号量制御方法と倍率に連動した第２画像信号量制御方法として同一の方法を使用することができ、従って、調整指定ボタン５２は１つ設けられている。調整指定ボタン５２をクリックすることにより、画面には、荷電粒子線量の制御、画像の取得時間の制御、画像積算枚数の制御、画像検出周波数の制御、ビーム径の制御等が表示される。また、ユーザは、Ｓ／Ｎ値表示領域５４に表示されたＳ／Ｎ値を見て、所望のＳ／Ｎ値になっているか否かを判断し、所望のＳ／Ｎ値でない場合には、Ｓ／Ｎ値入力ウインドウ５５にて、所望のＳ／Ｎ値を入力する。それによって、先に述べた最適なＳ／Ｎ値ｋが所望のＳ／Ｎ値によって置き換えられ、上記の制御が実行される。制御の内容によっては一度に所望のＳ／Ｎ値になることは困難である。従って、Ｓ／Ｎ値表示領域５４に表示されたＳ／Ｎ値が、入力された最適なＳ／Ｎ値になるまで自動的に制御を繰り返す。一回の制御が終了毎に、その結果のＳ／Ｎ値を、所望のＳ／Ｎ値と共に表示する。

又は、一回目の制御を実行して、その結果のＳ／Ｎ値を表示し、次の制御方法をユーザが選択することができるように構成してよい。この場合、ユーザが再度、制御方法を選択すると、選択された制御方法が実行される。

図１１は、表示装置３４に表示される画面の他の例を示す。この画面５０は、第１画像信号量制御及び第２画像信号量制御を行った後の画像を表示する画像表示領域５１と２つの調整指定ボタン５２、５３と、計測したＳ／Ｎ値を表示するＳ／Ｎ値表示領域５４と、所望のS/N値を入力するＳ／Ｎ値入力ウインドウ５５とを含む。一方の調整指定ボタン５２を用いて、第１画像信号量制御方法を選択し、他方の調整指定ボタン５３を用いて、倍率に連動した第２画像信号量制御方法を選択する。

調整指定ボタン５２、５３を用いることにより、ユーザは、荷電粒子線量を制御する方法、画像の取得時間を制御する方法、画像積算枚数を制御する方法、画像検出周波数を制御する方法、ビーム径を制御する方法のいずれかを選択することができる。尚、制御部３０が予め設定された方法を選択する場合には、調整指定ボタン５２、５３に、選択された方法が表示される。

以上本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に容易に理解されよう。

本発明による荷電粒子線装置の一例を示す図である。本発明による荷電粒子線装置を用いて対象物をリアルタイムにて観察する方法を説明する図である。本発明による荷電粒子線装置を用いて対象物を検査する方法を説明する図である。荷電粒子線量を制御する方法を説明する図である。画像取得時間を制御する方法を説明する図である。画像の積算枚数を制御する方法を説明図である。画像検出周波数を制御する方法を説明する図である。ビーム径を制御する方法を説明する図である。倍率と荷電粒子線量の関係を示す図である。表示装置に表示された画面の例を示す図である。表示装置に表示された画面の他の例を示す図である。

符号の説明

１：荷電粒子銃、２：荷電粒子源、３：引出電極、４：加速電極、５：制御電極、７：集束レンズ、８：絞り、９：偏向器、１０：絞り、１１：集束レンズ、１２：直交電磁界発生器、１３a，１３b：偏向器、１４：対物レンズ、１５：試料、１６：試料ステージ、２０：荷電粒子銃制御部、２１：レンズ制御電源、２２：絞り制御部、２３：走査信号発生器、２４：荷電粒子線測定器、２５：検出器、２６：走査信号発生装置、２７：可変減速電源、２８：位置測定装置、２９：ステージ駆動装置、３０：制御部、３１：画像処理部、３２：画像記憶部、３３：S/N測定部、３４：表示装置、４０：一次荷電粒子線、４１：クロスオーバ、４２：情報信号

Claims

荷電粒子線を発生させる荷電粒子線源と、上記荷電粒子線を試料上に集束させるレンズを含むレンズ部と、上記荷電粒子線のビーム径を絞る絞りと、上記荷電粒子線を試料上で走査させるための偏向器と、上記荷電粒子線の照射によって試料から発生する情報信号を検出する検出器と、上記情報信号から得た画像信号によって試料の画像を生成する画像処理部と、上記画像のＳ／Ｎを測定するＳ／Ｎ測定部と、を有し、上記画像処理部は、上記画像の倍率を変更したとき上記Ｓ／Ｎ測定部によって測定されたＳ／Ｎ測定値が所定の範囲に入るように上記画像の倍率を固定して画像信号量を制御する第１の画像信号量の制御と、該第１の画像信号量の制御の後に上記画像の倍率に連動して画像信号量を制御する第２の画像信号量の制御を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記第２の画像信号量の制御の後に上記試料の画像を用いて検査が行われ、上記第１の画像信号量の制御に用いる画像は上記検査に用いられる画像とは異なることを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記画像信号量の制御は、上記荷電粒子線源からの荷電粒子線量の制御を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項３記載の荷電粒子線装置において、上記荷電粒子線量の制御は、上記荷電粒子線源の電圧の制御、上記レンズに印加する電圧の制御、上記絞りの口径の制御のいずれかを含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記画像信号量の制御は、上記偏向器における走査時間の制御による画像取得時間の制御を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記画像信号量の制御は、上記画像処理部における画像の積算枚数の制御を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記画像信号量の制御は、上記検出器によって情報信号を検出するときの画像検出周波数の制御を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記画像信号量の制御は、上記荷電粒子線のビーム径の制御を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項８記載の荷電粒子線装置において、上記ビーム径の制御は、上記荷電粒子線源の電圧の制御、上記レンズに印加する電圧の制御、上記絞りの口径の制御のいずれかを含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記第２の画像信号量の制御は、上記第１の画像信号量の制御に含まれる方法と同一の方法を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記画像の倍率を変更したとき上記画像を記憶する画像記憶部を設け、上記Ｓ／Ｎ測定部は上記画像記憶部に記憶された画像のＳ／Ｎを測定することを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記画像信号量の制御では、上記Ｓ／Ｎ測定値と最適なＳ／Ｎ値を比較し、両者の偏差δが所定の範囲内に入るように画像信号量を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記画像信号量の制御では、上記Ｓ／Ｎ測定値が予め定めたＳ／Ｎ値を超えるように画像信号量を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、試料の画像を表示する表示装置を設け、該表示装置は、上記画像信号量の制御の方法を表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
荷電粒子線を発生させることと、上記荷電粒子線を試料上に集束させることと、上記荷電粒子線のビーム径を調節することと、上記荷電粒子線を試料上に走査することと、上記荷電粒子線の照射によって試料から発生した情報信号を検出することと、上記情報信号から得た画像信号によって試料の画像を生成することと、上記画像のＳ／Ｎを測定することと、上記画像の倍率を変更したとき上記Ｓ／Ｎ測定値が所定の範囲に入るように上記画像の倍率を固定して画像信号量を制御する第１の画像信号量の制御を行うことと、該第１の画像信号量の制御の後に上記画像の倍率に連動して画像信号量を制御する第２の画像信号量の制御を行うことと、を特徴とする荷電粒子線画像生成方法。
請求項１５記載の荷電粒子線画像生成方法において、上記第１の画像信号量の制御及び第２の画像信号量の制御は、上記荷電粒子線量を制御することと、走査時間を制御することによって画像取得時間を制御することと、画像の積算枚数を制御することと、情報信号を検出するときの画像検出周波数を制御することと、上記荷電粒子線のビーム径を制御することと、のいずれかを行うことを特徴とする荷電粒子線画像生成方法。