JP5139248B2 - 荷電粒子線装置、及び荷電粒子線評価装置 - Google Patents
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電子線で試料を走査しているときの2次電子検出信号は試料からの2次電子の発生頻度に基づいているため、発生頻度が少ないと暗い画像となり、発生頻度が多いと明るい画像になる。パターンエッジを観察している状態では、走査開始からパターンエッジまでは2次電子の発生頻度が少なく(図1のta間では暗く)、パターンエッジでは逆に多くなる(図1のtb間では明るい)。この信号をローパスフィルタに通過させると、ta間やtb間の電圧変動は電子線照射位置変化量の出力変化に比べて無視できない大きさであり、電子線の照射位置検出精度のS/Nを低下させている一因となっている。
当該荷電粒子線装置は、さらに、第2のフィルタの出力の周波数解析結果を出力する周波数解析部を備える。
ここで、出力調整手段は、第1の信号回路の出力に応答して、非照射時間帯にのみ所定電圧を印加する。
なお、荷電粒子線の走査期間を示す信号は、荷電粒子線の偏向開始・終了に同期するデジタル信号を利用するようにしてもよい。
本発明では、1つ目の課題を解決するために、パターンエッジでの電圧変化をシュミット・トリガ回路で捉えることにより、電子線の照射位置を高感度に検出する(図3参照)。
(a)照射開始から最初のパターンエッジまでの時間taにハイレベル(以下、H)の電圧を発生させ、(b)それ以降のパターン検出時間tbに ローレベル(以下、L)の電圧を発生させ、(c)非照射時間tcには式1に示す2次電子の検出信号の平均電圧Mを発生させる。
パターンエッジの振動により、ta、tbは変化するが、(ta+tb)は一定である。tcが一定の場合は感度一定となる。しかし、tcが変化すると数式2から明らかなように、感度が変化するため、感度の変化量が計測したい量に比べて十分に小さくなければならない。
<電子線照射位置計測機能つき荷電粒子線装置の構成>
図2は、本発明による電子線照射位置計測機能つき荷電粒子線装置の概略構成例を示す図である。当該荷電粒子線装置は、本体部100と、コンソール(信号処理部)10と、を備えている。コンソール(信号処理部)10は、画像処理装置9と、ディスプレイ(表示装置)11と、電子線(荷電粒子線)照射位置計測装置27と、を有している。
図3は、第1の実施形態による電子線照射位置計測装置27内の信号処理部14の回路構成を示す図である。当該信号処理部14は、入力フィルタ(ローパスフィルタ)15と、オフセット電圧を減算された信号に増幅するためのシュミット・トリガ回路16と、保護回路であるツェナーダイオード18と、反転回路であるNOTゲート17と、折り返し雑音(誤差)を除去するためのアンチ・エイリアシング・フィルタ19と、を備えている。
また、図5に示されるように、コンソール10内のディスプレイ11には、時刻歴波形28、SEM画像30及び画像の取得条件のほか、周波数解析結果29が表示される。
電子線照射位置計測機能つき荷電粒子線装置の構成は第1の実施形態と同様である。
<信号処理部の回路構成と動作>
図6は、第2の実施形態による電子線照射位置計測装置27内の信号処理部14の回路構成を示す図である。当該信号処理部は、入力フィルタ(ローパスフィルタ)15と、電子線による走査状態を検出する回路構成と、エッジを検出する回路構成と、を備えている。なお、図5は電子線をブランキング電極31でブランキングすることにより、適宜、オン・オフ制御をする場合の電子線照射位置計測について示したものである。
さらに、信号S12は、アンチ・エイリアシング・フィルタ19によって処理される。
また、信号TP2を周波数解析をすると、振動成分のピーク周波数及び振幅値が分かる。
第3の実施形態は、電子線照射位置計測装置27の接続関係が上記第1及び第2の実施形態とは異なっている。
図11は、複数のエッジを観察している状態での、電子線照射位置計測の様子を示す図である。入力フィルタ15通過後の波形(信号S1)は図6のそれと異なるが、2つのシュミット・トリガ回路16及び32の出力は変化しないため、複数のエッジを観察する場合であっても、第2の実施形態と同様に、電子線の安定性を評価することができる。
第5の実施形態では、図6の電子線の走査状態を検出するシュミッド・トリガ回路32に代わって、走査時はH、ブランキング時はLとなるデジタル制御信号(信号S6参照)を用いている。
上記の電子線照射位置の安定性評価は、試料のSEM画像を取得するような2次元走査時の2次電子検出信号のみならず、ステージ停止直後の2次電子検出信号、ステージ移動中の1次元走査時の2次電子検出信号でも行うことができる。
Claims (9)
- 荷電粒子線で試料を走査することにより前記試料から発生する2次粒子を検出器で検出して検出画像を生成する荷電粒子線装置であって、
前記荷電粒子線で前記試料を走査しているときにパターンエッジで出力が変化する検出信号を得るための第1のフィルタと、
前記第1のフィルタの出力が供給され、前記荷電粒子線の走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力する信号回路と、
前記信号回路の出力のレベルを反転させる出力反転手段と、
前記荷電粒子線の走査周波数の1/2以下の周波数帯域の信号を通過させる第2のフィルタと、を備え、
前記第2のフィルタに前記出力反転手段の出力を通過させて、前記試料上の前記荷電粒子線の照射位置安定性を評価するための信号を出力することを特徴とする荷電粒子線装置。 - さらに、前記第2のフィルタの出力の周波数解析結果を出力する周波数解析部を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。
- 荷電粒子線をブランキングでオン/オフ制御しながら、前記荷電粒子線で試料を走査し、前記試料から発生する2次粒子を検出器で検出して検出画像を生成する荷電粒子線装置であって、
前記荷電粒子線で前記試料を走査しているときにパターンエッジで出力が変化する検出信号を得るための第1のフィルタと、
前記第1のフィルタの出力から、前記荷電粒子線の走査期間を示す信号を生成する第1の信号回路と、
前記第1のフィルタの出力から、パターンエッジを検出するための信号を生成する第2の信号回路と、
前記第1の信号回路の出力と前記第2の信号回路の出力の論理積を取り、前記荷電粒子線の走査開始から前記パターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力するAND回路と、
前記走査開始から前記パターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以降のパターンを検出している時間帯と、前記荷電粒子線の非照射時間帯とを区別して、それぞれの時間帯に3つの異なる一定電圧を出力する出力調整手段と、
前記荷電粒子線の走査周波数の1/2以下の周波数帯域の信号を通過させる第2のフィルタと、を備え、
前記第2のフィルタに前記AND回路の出力を通過させて、前記試料上の前記荷電粒子線の照射位置の安定性を評価するための信号を出力することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 前記出力調整手段は、前記第1の信号回路の出力に応答して、前記非照射時間帯にのみ所定電圧を印加することを特徴とする請求項3に記載の荷電粒子線装置。
- さらに、前記第2のフィルタの出力の周波数解析結果を出力する周波数解析部を備えることを特徴とする請求項3に記載の荷電粒子線装置。
- 前記第1の信号回路は、前記荷電粒子線の走査開始に応答してハイレベルの信号を出力し、前記荷電粒子線の走査終了に応答してローレベルの信号を出力することにより、前記荷電粒子線の走査期間を示す信号を生成し、
前記第2の信号回路は、前記荷電粒子線の走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯及び前記荷電粒子線の非照射時間帯でハイレベルの信号を出力し、前記パターンエッジから走査終了までの時間帯でローレベルの信号を出力することにより、前記パターンエッジを検出するための信号を生成することを特徴とする請求項3に記載の荷電粒子線装置。 - 前記第1の信号回路は、前記荷電粒子線の走査期間を示す信号を、デジタル信号として提供することを特徴とする請求項3に記載の荷電粒子線装置。
- 荷電粒子線装置で検出された2次粒子を用いて、荷電粒子線の照射位置の安定性を評価するための信号を出力する荷電粒子線評価装置であって、
前記荷電粒子線で前記試料を走査しているときにパターンエッジで出力が変化する検出信号を得るための第1のフィルタと、
前記第1のフィルタの出力が供給され、前記荷電粒子線の走査開始からパターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力する信号回路と、
前記信号回路の出力のレベルを反転させるNOT回路と、
前記荷電粒子線の走査周波数の1/2以下の周波数帯域の信号を通過させる第2のフィルタと、を備え、
前記第2のフィルタに前記NOT回路の出力を通過させて、前記試料上の前記荷電粒子線の照射位置安定性を評価するための信号を出力することを特徴とする荷電粒子線評価装置。 - 荷電粒子線装置で検出された2次粒子を用いて、荷電粒子線の照射位置の安定性を評価するための信号を出力する荷電粒子線評価装置であって、
前記荷電粒子線で前記試料を走査しているときにパターンエッジで出力が変化する検出信号を得るための第1のフィルタと、
前記第1のフィルタの出力から、パターンエッジを検出するための信号を生成する信号回路と、
前記荷電粒子線装置の荷電粒子線偏向制御系から出力される前記荷電粒子線の走査期間を示すデジタル信号と前記信号回路の出力の論理積を取り、前記荷電粒子線の走査開始から前記パターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以外の時間帯を区別して、それぞれの時間帯に異なる一定電圧を出力するAND回路と、
前記走査開始から前記パターンエッジにかかるまでの時間帯と、それ以降のパターンを検出している時間帯と、前記荷電粒子線の非照射時間帯とを区別して、それぞれの時間帯に3つの異なる一定電圧を出力する出力調整手段と、
前記荷電粒子線の走査周波数の1/2以下の周波数帯域の信号を通過させる第2のフィルタと、を備え、
前記第2のフィルタに前記AND回路の出力を通過させて、前記試料上の前記荷電粒子線の照射位置安定性を評価するための信号を出力することを特徴とする荷電粒子線評価装置。
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