JP5591617B2 - 荷電粒子線装置および該装置の制御方法 - Google Patents
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図1は、本実施形態に係る走査電子顕微鏡の概略構成図である。電子銃1は、電子源2、引出電極3及び加速電極4を備える。電子源2と引出電極との間には、引出電圧V1が印加される。これにより、電子源2から電子ビーム36が引き出される。
イメージシフトずれは、偏向量によって異なる。一般的には、電子ビームの原点から遠くへ偏向するほど大きくなる。ここで、電子ビームの原点とは、イメージシフトしていない状態、すなわち光軸の原点をいう。従来は、偏向ビームが測定点に照射できる範囲でイメージシフトし、発生したイメージシフトずれを予め作成した補正テーブルを用いて補正していた。
S410で説明した補正式Fn(X)およびFn(Y)を作成する方法について具体的に説明する。
イメージシフトずれ量は、偏向量だけでなく電子ビーム36の加速電圧にも依存する。つまり、同じ測定点へイメージシフトさせる場合でも、加速電圧によってイメージシフトずれ量は変化する。
S702では、加速電圧2000Vの補正式を作成すると、ループが終了する。
前述した加速電圧ごとの補正式を作成する方法では、加速電圧の運用範囲が広いほど、または切り替え電圧が小さいほど、多くの補正式を用意する必要がある。このような場合は、補正式の作成時間が多大となる。そこで、偏向量および加速電圧の両方に依存する補正式を効率的に作成する方法を提案する。この補正式により、従来の補正テーブルを作成する処理時間を大幅に短縮することができる。
各種の補正式を作成する方法については前述したとおりである。以下では、補正式を作成して全測定点を自動実測する方法について説明する。
S901では、第m番目の走査位置における補正式を作成する(1≦m≦M)。ここでの処理は、上述のS400〜411と同様であるので、詳細は省略する。この補正式には、前述の加速電圧ごとの補正式、および加速電圧に依存する補正式も含まれる。加速電圧ごとの補正式等は、電子ビーム36の走査位置と関連づけて記憶部27に記憶されている。
S903では、補正後の偏向ビームで第m番目の走査位置を実測する。
前述のS900〜903の自動実測が終了した後は補正式が作成されている。この補正式は、次回以降の自動実測に利用することができる。以下では、予め作成した補正式を用いて全測定点を自動実測する方法について説明する。
S1001では、予め作成した補正式を用いて、第m番目の走査位置における補正量を計算する(1≦m≦M)。例えば、補正式(6)または(8)に偏向量(Xm,Ym)等を代入し、補正量F(Xm)およびF(Ym)またはF(Xm,Vm)およびF(Ym,Vm)を計算する。
S1004では、第m番目の走査位置を実測する。
原則として、補正式は、一度作成すれば繰り返し利用することができる。しかし、電子ビームは、偏向器によるイメージシフトずれとは別に、時間経過に伴う照射位置ずれが起こるという特徴がある。この照射位置のずれは、電子ビームのシフト率、回転率、膨張率等が経時変化することで発生する。ずれ量が許容値を超える場合、作成した補正式では、偏向量とイメージシフトずれ量との相関を満足できなくなる。
本発明は、走査位置ごとに、偏向量の値に応じた近似式から補正式を作成し、該補正式から計算した補正量で電子ビームを補正し、走査位置を検査する。これにより、補正テーブルを作成する必要がないので、補正処理時間を短縮できる。また、従来イメージシフトさせることができなかった領域にまでも、電子ビームをずれなく照射できる。さらに、補正式を作成しておけば、任意の走査位置において、イメージシフトずれ無く検査することができる。
2 電子源
3 引出電極
4 加速電極
5 レンズ制御電源
6,19 電極
7,8 集束レンズ
9 対物レンズ
10 クロスオーバ
11 位置モニター用測定装置
12 試料ステージ
13 試料
14 可変減速電源
15 絞り
16a,16b 偏向器
17 ブランキング偏向器
18 走査信号発生器
20 直交電磁界発生器
21 検出器
22 試料高さ測定装置
23 ステージ駆動装置
24 走査信号発生器
25 走査位置制御部
26 スケール
27 記憶部
31 制御部
32 像表示装置
33 電子
34 電極制御部
36 電子ビーム
37 画像処理部
40 非点収差補正器
41a,41b 偏向器
43 光軸
45 非点収差補正制御部
Claims (14)
- 偏向量を調整して荷電粒子線の走査位置を測定点へ偏向させ、前記走査位置における画像を取得する荷電粒子線装置であって、
n(n≧2)が増加するにつれて前記荷電粒子線の原点である光軸から離れる場合において、前記荷電粒子線の原点の走査位置における基準画像の重心、および第n番目の走査位置における第n番目の画像の重心をそれぞれ求め、両者の重心の差分からイメージシフトずれ量を計算する画像処理部と、
前記偏向量およびイメージシフトずれ量から、前記第n番目の走査位置に対応するイメージシフトずれ量を補正するための第n番目の補正式を作成し、前記補正式から計算した補正量を前記偏向量に加減する制御部と、
を備え、
前記補正式は、前記第n番目の走査位置に対応する近似式に前記偏向量およびイメージシフトずれ量を代入して求めた係数を、前記近似式の係数に置き換えることで作成されるものであり、ここで、前記第n番目の走査位置に対応する近似式は、第n−1番目の走査位置における補正式と、前記第n番目の走査位置における偏向量に対応する項とを含む式で作成され、前記補正式は、nが増加するにつれて高次化するものであることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 前記制御部は、
前記作成した第n番目の補正式に、前記第n+1番目の走査位置における偏向量に対応する高次項を付加することにより、第n+1番目の走査位置における第n+1番目の近似式を作成し、
前記第n+1番目の近似式に、第n+1番目の走査位置における偏向量およびイメージシフトずれ量を代入することにより、前記第n+1番目の走査位置における偏向量に対応する前記高次項の係数を算出し、
前記第n+1番目の近似式に、前記算出した係数を代入することにより、第n+1番目の走査位置における第n+1番目の補正式を作成することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線装置。 - 前記制御部は、前記イメージシフトずれ量と前記補正量との差分値が、所定の許容値範囲内にない場合、前記補正量を前記偏向量に加減し、前記偏向量を補正した後の荷電粒子線で、前記第n番目の走査位置における画像を取得する処理を実行し、
前記制御部は、当該処理を前記差分値が前記所定の許容値範囲内に収まるまで繰り返すことを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線装置。 - 前記制御部は、前記荷電粒子線を加速させる所望の加速電圧ごとに補正式を作成することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線装置。
- 前記制御部は、
前記加速電圧の所定の範囲内にある複数の加速電圧を用いて複数の補正式を作成し、
前記複数の加速電圧、及び、前記複数の補正式の係数の関係から、近似式を作成し、
前記複数の加速電圧、及び、前記複数の補正式の係数から、前記近似式の係数を計算することにより、任意の偏向量および任意の加速電圧における補正式を作成することを特徴とする請求項4記載の荷電粒子線装置。 - 前記制御部は、前記第n番目の走査位置までのn個の前記補正式を予め作成しておき、第m(m≦n)番目の走査位置における前記補正式から計算した補正量を前記偏向量に加減した補正後の荷電粒子線で、前記第m番目の走査位置における画像を取得することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子線装置。
- 前記制御部は、前記荷電粒子線が経時変化を起こした要因に基づき、前記予め作成した前記n個の補正式に前記要因をフィードバックすることで、前記n個の補正式をメンテナンスすることを特徴とする請求項6記載の荷電粒子線装置。
- 偏向量を調整して荷電粒子線の走査位置を測定点へ偏向させ、前記走査位置における画像を取得する荷電粒子線装置の制御方法であって、
画像処理部が、
n(n≧2)が増加するにつれて前記荷電粒子線の原点である光軸から離れる場合において、前記荷電粒子線の原点の走査位置における基準画像の重心、および第n番目の走査位置における第n番目の画像の重心をそれぞれ求め、両者の重心の差分からイメージシフトずれ量を計算するステップと、
制御部が、前記偏向量およびイメージシフトずれ量から、前記第n番目の走査位置に対応するイメージシフトずれ量を補正するための第n番目の補正式を作成するステップと、
前記制御部が、前記補正式から計算した補正量を前記偏向量に加減するステップと、
を備え、
前記補正式を作成するステップでは、前記第n番目の走査位置に対応する近似式に前記偏向量およびイメージシフトずれ量を代入して求めた係数を、前記近似式の係数に置き換えることで作成し、ここで、前記第n番目の走査位置に対応する近似式は、第n−1番目の走査位置における補正式と、前記第n番目の走査位置における偏向量に対応する項とを含む式で作成され、前記補正式は、nが増加するにつれて高次化するものであることを特徴とする制御方法。 - 前記補正式を作成するステップでは、
前記作成した第n番目の補正式に、前記第n+1番目の走査位置における偏向量に対応する高次項を付加することにより、第n+1番目の走査位置における第n+1番目の近似式を作成し、
前記第n+1番目の近似式に、第n+1番目の走査位置における偏向量およびイメージシフトずれ量を代入することにより、前記第n+1番目の走査位置における偏向量に対応する前記高次項の係数を算出し、
前記第n+1番目の近似式に、前記算出した係数を代入することにより、第n+1番目の走査位置における第n+1番目の補正式を作成することを特徴とする請求項8記載の制御方法。 - さらに、前記制御部が、前記イメージシフトずれ量と前記補正量との差分値が、所定の許容値範囲内にない場合、前記補正量を前記偏向量に加減し、前記偏向量を補正した後の荷電粒子線で、前記第n番目の走査位置における画像を取得するステップを備え、
前記制御部は、当該ステップを前記差分値が前記所定の許容値範囲内に収まるまで繰り返すことを特徴とする請求項8記載の制御方法。 - 前記補正式を作成するステップでは、前記荷電粒子線を加速させる所望の加速電圧ごとに補正式を作成することを特徴とする請求項8記載の制御方法。
- 前記補正式を作成するステップでは、
前記加速電圧の所定の範囲内にある複数の加速電圧を用いて複数の補正式を作成し、
前記複数の加速電圧、及び、前記複数の補正式の係数の関係から、近似式を作成し、
前記複数の加速電圧、及び、前記複数の補正式の係数から、前記近似式の係数を計算することにより、任意の偏向量および任意の加速電圧における補正式を作成することを特徴とする請求項11記載の制御方法。 - 前記補正式を作成するステップでは、前記第n番目の走査位置までのn個の前記補正式を予め作成しておき、
第m(m≦n)番目の走査位置における補正式から計算した補正量を前記偏向量に加減した補正後の荷電粒子線で、前記第m番目の走査位置における画像を取得するステップをさらに備えることを特徴とする請求項8記載の制御方法。 - さらに、前記制御部が、前記荷電粒子線が経時変化を起こした要因に基づき、前記作成した前記n個の補正式に前記要因をフィードバックすることで、前記n個の補正式をメンテナンスするステップを備えることを特徴とする請求項13記載の制御方法。
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