JP6155137B2 - 走査型電子顕微鏡を用いた処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Description
電子ビームを照射して走査する電子光学系を備えて試料を撮像する走査型電子顕微鏡と、
この走査型電子顕微鏡を制御すると共に走査型電子顕微鏡で撮像して得た画像を処理する
画像処理・制御部とを備えた走査型電子顕微鏡を用いた処理装置において、走査型電子顕
微鏡の電子光学系は、ステージを停止させた状態で集束させた電子ビームを試料上に照射
する位置を移動させて試料の撮像領域をシフトさせる静電電極で構成されたイメージシフ
ト電極と、電子ビームを試料上で偏向走査する偏向電極を備え、画像処理・制御部は、イメージシフト電極を制御して撮像領域をシフトさせるイメージシフト制御信号と、撮像領域をシフトさせることにより発生する電子ビームの収差と停止させた状態におけるステージの振動やドリフトに起因する位置ずれを補正する収差・ステージ位置補正信号とを重畳してイメージシフト電極に印加してイメージシフト電極を制御するイメージシフト制御部と、偏向電極に印加する偏向信号を制御する偏向制御部とを備えることを特徴とする。
型電子顕微鏡の電子光学系で集束させた電子ビームを照射して走査して試料を撮像し、走
査型電子顕微鏡で撮像して得た画像を処理する走査型電子顕微鏡を用いた処理方法におい
て、走査型電子顕微鏡の電子光学系で集束させた電子ビームを照射して走査することを、
ステージを停止させた状態において静電電極で構成されたイメージシフト電極で制御して用いて集束させた電子ビームを試料上に照射する位置を移動させて試料の撮像領域をシフトさせることを含むみ、試料の撮像領域をシフトさせるときに、イメージシフト制御部から出力されるイメージシフト電極を制御して試料の撮像領域をシフトさせるイメージシフト制御信号と、イメージシフト制御信号に基づいて試料の撮像領域をシフトさせることにより発生する電子ビームの収差と停止させた状態のステージの振動やドリフトに起因する位置ずれとを補正する収差・ステージ位置補正信号とを重畳してイメージシフト電極に印加してイメージシフト電極を制御するようにした。
本発明による計測観察検査装置は、高スループットと高分解能に対応した計測を制御する機能を有すると共に、その際に課題となる、計測点を移動するステージとイメージシフト機能に用いた電子ビームの応答遅れ、イメージシフトに起因する収差とステージの振動やドリフトに起因する分解能劣化問題を解決する手段を提供する。
まず、機構系制御部8230でモータ8131を制御して試料台8112を移動させて試料110の観察したい領域が走査型電子顕微鏡8100の観察視野の中心に位置させる(S301)。この状態でイメージシフト制御回路8202によるイメージシフト電極116への印加電圧をゼロにして、偏向制御回路8203で偏向電極108に鋸波状の波形の電圧信号を印加することにより、電子ビームA411は走査型電子顕微鏡8100の観察視野の中心を中心として領域に照射し走査されてこの領域の高倍率な像を撮像し(S302)、この撮像して得られた画像を処理(計測又は検査)する(S303)。
その結果、次の観察領域が比較的広い観察視野の中にあると判定した場合にはときには(S305でYESの場合)、試料台8112を移動させずに、次の観察領域が視野の中心になるように電子ビームの走査範囲をシフトさせる(イメージシフト:S306)。すなわち、全体制御部8210からの次の観察領域の中心位置情報に基づいて、図1を用いて説明したように、イメージシフト制御回路8202によるイメージシフト電極116への印加電圧を制御して(イメージシフト駆動回路302によりイメージシフト電極116に印加する電圧の波高値3021を変化させて)電子ビームA411の軌道を例えば図1のA412の位置にシフトさせる。
また、S304で次の観察領域が無いと判定された場合は(NOの場合)、作業を終了する。
[計測検査装置(システム)]
本実施例2における計測検査装置を含んで成るシステム全体の構成を図4に示す。実施例2における計測検査装置10は、対象の半導体ウェハ(試料110)の自動計測および自動検査を可能とする適用例である。本計測検査装置10は、半導体ウェハ(試料110)の回路パターンにおける寸法値を計測する計測機能、及び同パターンにおける欠陥(異常や不良)を検出する検査機能を備える。
イメージシフト・偏向制御部206は、図5に示すように、イメージシフト制御信号発生回路2061と、偏向走査制御信号発生回路2063と、収差・ステージ位置補正信号発生回路2062を備えて構成される。イメージシフト制御信号発生回路2061は、試料に対する電子ビームが計測範囲中心点までの移動量と偏向感度により必要なイメージシフト電圧信号波形を生成する。走査信号生成手段2063は、電子ビームの走査速度、計測対象パターンの照射範囲および偏向感度により電子ビームが計測画像を取得するためのビーム走査制御電圧波形を生成する。収差・ステージ位置補正信号手段2062は、イメージシフトの大視野偏向で発生する収差を撮像倍率や、走査速度、走査範囲など条件に応じて、収差誤差とステージの位置ずれが最小になるように多極静電電極へ印加する電圧信号の補正量を計算する。
次に、図6を用いて、本実施例におけるイメージシフトと走査一体化偏向器120を駆動するドライバ回路205の具体的な例を示す。
Claims (10)
- ステージに載置した試料上に集束させた電子ビームを照射して走査する電子光学系を備えて前記試料を撮像する走査型電子顕微鏡と、
該走査型電子顕微鏡を制御すると共に該走査型電子顕微鏡で撮像して得た画像を処理する画像処理・制御部と
を備えた走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、
前記走査型電子顕微鏡の電子光学系は、前記ステージを停止させた状態で前記集束させた電子ビームを前記試料上に照射する位置を移動させて前記試料を撮像する撮像領域をシフトさせる静電電極で構成されたイメージシフト電極と、前記電子ビームを前記試料上で偏向走査する偏向電極を備え、
前記画像処理・制御部は、前記イメージシフト電極を制御して前記撮像領域をシフトさせるイメージシフト制御信号と、前記撮像領域をシフトさせることにより発生する前記電子ビームの収差と前記停止させた状態における前記ステージの振動やドリフトに起因する位置ずれを補正する収差・ステージ位置補正信号とを重畳して前記イメージシフト電極に印加して前記イメージシフト電極を制御するイメージシフト制御部と、前記偏向電極に印加する偏向信号を制御する偏向制御部とを備える
ことを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。 - 請求項1記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、前記偏向電極と前記イメージシフト電極とは別体で形成されていることを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
- 請求項1記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、前記偏向電極と前記イメージシフト電極とは一体で形成されていることを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
- 請求項3記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、前記一体で形成された前記偏向電極と前記イメージシフト電極とを制御する前記偏向制御部は、前記イメージシフト制御信号を発生するフローティングされた高速ドライバと、前記電子ビームを偏向する偏向信号をアイソレータを介して前記高速ドライバに入力する偏向信号入力部とを備えていることを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
- 請求項3記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理装置であって、前記一体で形成された前記偏向電極と前記イメージシフト電極とを制御する前記偏向制御部は、基板電位が異なる複数の基板上に分割して配置された回路を備えて構成されていることを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理装置。
- ステージに載置した試料上に走査型電子顕微鏡の電子光学系で集束させた電子ビームを照射して走査して前記試料を撮像し、
該走査型電子顕微鏡で撮像して得た画像を画像処理・制御部で処理する
走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、
前記走査型電子顕微鏡の電子光学系で集束させた電子ビームを照射して走査することが、前記ステージを停止させた状態において静電電極で構成されたイメージシフト電極をイメージシフト制御部で制御して前記集束させた電子ビームを前記試料上に照射する位置を移動させて前記試料の撮像領域をシフトさせることを含み、前記試料の撮像領域をシフトさせるときに、前記イメージシフト制御部から出力される前記イメージシフト電極を制御して前記試料の撮像領域をシフトさせるイメージシフト制御信号と、前記イメージシフト制御信号に基づいて前記試料の撮像領域をシフトさせることにより発生する前記電子ビームの収差と前記停止させた状態の前記ステージの振動やドリフトに起因する位置ずれとを補正する収差・ステージ位置補正信号とを重畳して前記イメージシフト電極に印加して前記イメージシフト電極を制御することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。 - 請求項6記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、前記電子光学系で集束させた電子ビームを前記試料上に照射して走査することを、前記イメージシフト電極とは別体で形成された偏向電極を用いて行うことを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
- 請求項6記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、前記電子光学系で集束させた電子ビームを前記試料上に照射して走査することを、前記イメージシフト電極と一体で形成された偏向電極を用いて行うことを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
- 請求項8記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、前記一体で形成された前記偏向電極と前記イメージシフト電極とは偏向制御部で制御され、前記偏向制御部は、前記イメージシフト制御信号をフローティングされた高速ドライバで発生させ、前記電子ビームを偏向する偏向信号をアイソレータを介して前記高速ドライバに入力し、前記フローティングされた前記高速ドライバで発生させた前記イメージシフト制御信号と前記アイソレータを介して前記高速ドライバに入力した前記偏向信号とを重畳させた信号を前記静電電極で構成されたイメージシフト電極に入力して前記静電電極で構成されたイメージシフト電極を制御することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
- 請求項9記載の走査型電子顕微鏡を用いた処理方法であって、前記静電電極で構成されたイメージシフト電極を、基板電位が異なる複数の基板上に分割して配置された回路を用いて制御することを特徴とする走査型電子顕微鏡を用いた処理方法。
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