JPH01286244A - 走査振動を補正する電子ビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＳＥＭ、ＳＴＥＭ、ＥＢテスタ、ＢＢ描画装置
等の収束した電子ビームを走査する電子ビーム装置に係
シ、特に浮遊磁界等による走査振動の影響を補償するに
好適な走査振動を補正する電子ビーム装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の電子ビーム装置に
おいて浮遊磁界等による走査振動の影響を排除するため
に、第１に水平方向の走査波形に電源同期をかけて画像
をうる方法がある。また第２に特開昭５９−１４６１４
４号に記載のように、外部浮遊磁界を検出して該浮遊磁
界を打ち消すように偏向コイルを励磁させる方法がある
。さらに第３ニフロシーデングス　インターナショナル
　ワークショップ　オン　インダストリアル　アプリケ
ージｇ／　オン　マシン　ビジョン　アンド　マシン　
インテリジェンス、セイケン　シンポジウム（１９８７
年）第２６頁から第５０頁（Ｐｒｏｃｅｅｄｉ−ｎｇｓ
　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｏ
ｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ａｐｐ−１１ｃａｔｉｏｎ
ｓ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅ　ｌ／１ｓｉｏｎ　ａｎｄ　
Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｉｎ−ｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　、　５
ＥＩＫＥＮ　Ｓ７ｍｐｏｓｉｕｍ　、　１９８７　、　
ｐｐ２６〜３０）に記載のように、検出画（ａｔ用いて
画ζ相関情報から走査振動を推定し、床振動や浮遊磁界
による走査振動を画像処理で補正する方法があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の第１の水平方向の走査波形に電源同期を
かける方法は、水平方向の走査速度が５０Ｈ２（または
６ｏＨｚ）に規定されるため一画面走査するに必要な時
間が長くなって、検出速度が遅い点の問題がある。また
第２の外部浮遊磁界を検出して該浮遊磁界を打ち消すよ
うに偏向コイルを励磁させる方法は、外部浮遊磁界によ
る走査振動歪のみしか補正できずに走査波形のゆらぎに
よる走査振動歪が補正できない点と、外部浮遊磁界を検
出する検出器が必要なため装置構成が犬がかシになる点
の問題がある。さらに第３の検出画像を用いて画像処理
により走査振動歪を補正する方法は、演算処理時間が長
くて検出画像をリアルタイムに補正できない点の問題が
あった。

本発明の目的は一画面走査するために必要な時間を長く
することなく、検出画＠！をリアルタイムに補正するこ
とＫよシ、高速な検出速度で走査振動歪のない画像をう
ろことの可能な走査振動を補正する電子ビーム装置を提
供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、走査回路の垂直方向の走査波形に電源同期
をかけて画像の走査振動による歪を固定しておく電源同
期回路と、形状が既知の基準試料に対する走査振動歪量
を求めて記憶する手段と、この記憶した走査振動歪量に
基づいて形状が未知の対象試料に対する検出画像の走査
振動歪を補正する手段を備えた走査振動を補正する電子
ビーム装置により達成される。

〔作用〕

上記走査振動を補正する電子ビーム装置は、偏向コイル
を駆動する走査回路が水平および垂直方向の走査波形を
発生するが、外部浮遊磁界や走査波形のゆらぎが電源と
同期しているため、上記従来技術の第１の方法では水平
方向の走査波形に電源同期をかけて走査振動による画像
歪を補償しているのに対し、本発明では高速検出を可能
にすべく垂直方向の走査波形に電源同期をかけて走査振
動による画像歪を固定しておき、まずパターン形状が既
知の基準試料に対して走査振動による画像歪量を測定し
て記憶し、つぎにパターン形状が未知の対象試料に対し
て得た検出画像から先に記憶した画像歪量を差し引いて
歪補正することにより、走査振動のない画像を高速にリ
アルタイムで得ることができる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を第１図から第７図により説明す
る。

第１図は本発明による走査振動を補正する電子ビーム装
置の一実施例を示すＬＳＩ回路パターン検査装置の構成
図である。本実施例は本発明による走査振動を補正する
電子ビーム装置をＬＳＩ回路パターン検査装置（例えば
Ｘ線マスクパターン検査装置）に適用した例である。第
１図において、１は電子銃、２は収束レンズ、３は偏向
コイル、４は対物レンズ、５は試料、６は透過電子検出
器、７は試料ステージ、８は増幅器、９はい変換器、１
０は走査信号発生回路（走査回路）、１１は電源同期回
路、１２は電子光学鏡筒、１３はステージ制御回路、１
４は画像歪補正回路、１５は画像歪量メモリ、１６は設
計データ読出装置、１７はパターン発生回路、１８はパ
ターン比較回路、１９は欠陥判定回路、２０はタイミン
グ制御回路、２１は電子ビームである。この電子銃１と
、収束レンズ２と、偏向コイル３と、対物レンズ４と、
透過電子検出器６と、増幅器８と、走査信号発生回路１
０と、試料ステージ７とにより、電子光学鏡筒１２を構
成する。また電源同期回路１１と、画像歪量メモリ１５
と、画像歪補正回路１４と、Ａ／Ｄ変換器９とＫより、
走査振動による画像歪の補正部を構成する。さらに設計
データ続出装置１６と、パターン発生回路１７と、パタ
ーン比較回路１８と、欠陥判定回路１９と、ステージ制
御回路１３と、タイミング制御回路２０とにより、パタ
ーン欠陥判定処理部を構成する。

上記構成で、電子光学鏡筒１２の電子銃１から発生され
た電子ビーム２１は収束レンズ２と対物レンズ４で集束
され、走査信号発生回路１０により駆動される偏向コイ
ル３で試料５上を水平方向および垂直方向に走査される
。ここで垂直方向の走査波形は走査振動による画像歪の
補正部の電源同期回路１１によりミ源に同期される。上
記の電子ビーム２１は電子銃１から試料５に到達する間
に外部の浮遊磁界の影響を受けて揺られ、また走査波形
のめらぎによっても揺られる。試料５に入射した電子ビ
ーム２１は試料５の回路パターンの有無により透過する
電子数が変化する。この試料５ｔ−透過した電子は透過
電子検出器６で検出されて電気信号に変換され、増幅器
８で増幅される。

この増幅された検出信号はＡ／Ｄ変換器９でディジタル
変換され、画像歪量メモリ１５に記憶された基準試料に
対する走査振動歪量に基づき、画像歪補正回路１４で検
出画像の走査振動による画像歪が補正される。一方のパ
ターン欠陥判定処理部の設計データ読出装置１６で回路
パターンの設計データが読み出され、パターン発生回路
１７で無欠陥の基準パターン信号となる。上記の電子光
学鏡筒１２で検出された後に画像歪補正回路１４で走査
振動による画像歪が補正された試料５の検出パターン信
号と上記パターン発生回路１７の無欠陥の基準パターン
信号とはバター／比較回路１８で位置合せ後に比較され
、両パターン信号の不一致部分が出力される。このパタ
ーン比較には２値画像比較法および濃淡画像比較法があ
る。出力された両パターンの不一致部分から欠陥判定回
路１９で許容値以上の大きさの不一致部分のみを検出し
て欠陥と判定する。ここで電子ビーム２１の走査信号発
生回路１０による走査とパターン発生回路１７による基
準パターンの発生とはタイミング制御回路２０の信号に
より同期がとられ、実際に検出している試料５のパター
ンと対応する設計パターンが基準パターンとして発生さ
れる。また試料５の全面を検査するため、タイミング制
御回路２０の指令によりステージ制御回路１３で試料ス
テージ７が駆動される。

第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）は第１図の画像
歪量メモ１月５に記憶されている走査振動による画像歪
の補正量を求める動作手順を示す説明図である。第２図
（ａ）はパターン形状が既知である基準試料を示す。第
２図（ｂ）はその基準試料の第１図による検出画像を示
し、走査信号発生回路１０による垂直方向の走査波形を
電源同期回路１１で電源と同期させているため、基準試
料の検出画像の走査振動による画像歪は検出時刻にかか
わりなく同じ形状である。

第２図（ｃ）は第２図（ａ）　、　（ｂ）より求めた走
査振動による画像歪量を示し、これは−走査ライン毎の
画像の左右のずれを表わした走査線数個の数値であって
、この値を画像歪の補正量として画像歪量メモＩＪ１５
に入力して記憶しておく。

第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は第１図の画像
歪補正回路１４における検出画像の走査振動による画像
歪を補正する動作手順を示す説明図である。第３図（ａ
）は第１図の検出対象である試料５の検出面１を示し、
第３図（ｂ）は画像歪量メモリ１５より読み出した走査
振動による画像歪の補正量を示し、これは第２図（Ｑ）
に対応する。第３図（ｃ）は第３図（ａ）の試料５の検
出画像を第３図（ｂ）の画像歪量メモリ１５の走査振動
による画像歪の補正量に従って補正した補正画面を示し
ている。

第４図は第１図の走査振動による画像歪の補正部におけ
る検出画像ラリアルタイムで歪補正する一実施例を示す
構成図である。第４図において、第１図と同一符号は同
一部分を示し、２２は画像歪量レジスタ、２５は比較器
、２４はクロック発生器、２５は水平アドレスカウンタ
、２６は垂直アドレスカウンタ、２７はＤ／Ａ変換器、
２８は画像メモリである。画像歪量レジスタ２２は第２
図（Ｑ）で説明した走査ライン毎の走査振動による画像
歪量を示す補正値Ｂ（Ｂ４）を格納している。この構成
で、クロック発生器２４で発生したクロックに従って動
作する水平アドレスカウンタ２５で電子ビーム２１の水
平アドレスが決定され、さらに水平アドレスカウンタ２
５から出力されるキャリーパルスに従って動作する垂直
アドレスカウンタ２６で電子ビーム２１の垂直アドレス
が決定される。それぞれ決定された水平および垂直アド
レスはＤ／Ａ変換器２７でアナログ量に変換され、偏向
ヲィル３を励磁する。一方の比較器２３で画像歪量レジ
スタ２２に格納されている画像歪の補正値Ｂと水平アド
レスカウンタ２５の水平アドレスＡが比較され、Ａ）Ｂ
のときのみ画像メモＩＪ　２８　Ｋ対してライトパルス
が発生する。

第５図は第４図のクロック発生器２４のクロックと画像
メモリ２８のライトパルスと水平アドレスカウンタ２５
のキャリーパルスのタイミングチャートである。第５図
に示すタイミングのライトパルスに従い画像メモＩＪ　
２８　Ｋは走査ライン毎の走査振動歪の補正値Ｂ（Ｂｉ
）画素ずれた画像信号が書き込まれる。このようにして
第ｉ走査ラインに対して走査振動歪の補正値Ｂ１画素ず
れた画像が画像メモリ２８上に生成され、検出画像の走
査振動による画像歪の補正が完了する。

第６図は第１図の走査振動による画像歪の補正部におけ
る走査波形をリアルタイムで歪補正する一実施例を示す
構成図である。第６図の実施例は第４図の実施例の走査
振動歪の補正値に基づいて検出画像を補正するのではな
く、電子ビームの走査波形を補正する例である。第６図
において、第４図と同一符号は同一部分を示し、２９は
加算器である。画像歪量レジスタ２２は第４図と同様Ｋ
ｗＣ２図（Ｑ）で説明した走査ライン毎の走査振動によ
る画像歪量を示す補正値Ｂ　（Ｂｉ）が格納されている
。この構成で、クロック発生器２４で発生したクロック
に従って動作する水平アドレスカウンタ２５で決定され
た電子ビーム２１の水平アドレスをＤ／Ａ変換器２７で
アナログ量に変換した値と、画像歪量レジスタ２２に格
納されている走査ライン毎の走査振動歪の補正値Ｂ　（
Ｂ、　）　’ｉ　Ｄ／Ａ変換器２７でアナログ量に変換
した値とを加算器２９で加算する。この加算器２９の加
算値は即ち走査振動歪を補正された水平アドレス値を示
し、この補正された水平アドレス値で偏向コイル３を励
磁することにより、走査振動による画像歪のない試料５
の検出画像がえられる。なお第４図と同様に水平アドレ
スカウンタ２５のキャリーパルスに従って動作する垂直
アドレスカウンタ２６で決定された電子ビーム２１の垂
直アドレス’ｉ　Ｄ／Ａ変換器２７でアナログ量に変換
した値で偏向コイル３を励磁する。

第７図は第１図の走査振動による画像歪の補正部におけ
る電源と同期した垂直方向走査波形を発生する一実施例
を示す構成図である。第７図において、第４図および第
６図と同一符号は同一部分を示し、６０はコンパレータ
、３１はモノステープルバイブレータである。この構成
で、交流電源をコンパレータ６０で矩形パルスにし、さ
らにモノステープルバイブレータ３１でパルスの形を成
形することにより電源に同期したパルスかえられる。こ
の交流電源に同期叫たパルスをクロック発生器２４から
発生するクロックで駆動される水平アドレスカウンタ２
５および該水平アドレスカウンタ２５のキャリーパルス
で駆動される垂直アドレスカウンタ２６のクリア入力に
入力することにより、Ｄ／Ａ変換器２７を介して偏向コ
イル３を駆動する電子ビーム２１の走査開始時刻を電源
に同期させることができる。すなわち電子ビーム２１の
垂直方向走査波形を電源に同期させることができる。

本発明は第１図の実施例に限定されることなく、電子ビ
ームの照射により試料から放射される２次電子や反射電
子または透過電子により電子像をうる電子ビーム装置に
適用される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電子ビーム装置の一画面走査する時間
を増大させることなく、検出画像の浮遊磁界等の走査振
動による画像歪をリアルタイム処理で補正できるため、
高速度で高精度の検出画像をうろことができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による走査振動を補正する電子ビーム装
置の一実施例を示す構成図、第２図（ａ）。 （ｂ）、（ｃ）は第１図の画像歪の補正ｔ’を求める手
順の説明図、第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は
第１図の検出画像を補正する手順の説明図、第４図は第
１図の検出画像をリアルタイムで歪補正する一実施例の
構成図、第５図は第４図のパルスのタイムチャー）ｆ示
す図、第６図は第１図の走査波形をリアルタイムで歪補
正する一実施例の構成図、第７図は第１図の電源と同期
した垂直走査波形を発生する一実施例の構成図である。 １・・・電子銃 ３・・・偏向コイル ４・・・対物レンズ ５・・・試料 ６・・・透過電子検出器 ９・・・Ａ／Ｄ変換器 １０・・・走査信号発生回路（走査回路）１１・・・電
源同期回路 １４・・・画像歪補正回路 １５・・・画像歪量メモリ ２２・・・画像歪量レジスタ ２４・・・クロック発生器 ２５・・・水平アドレスカウンタ ２６・・・垂直アドレスカウンタ ２７・・・Ｄ／Ａ変換器。 ｖ　１　図 ＝２討テータエ先工茎、、ｉ／６　　　バ２−ン冗生ｌ
路１７　　ハ７−ン１ｄ咬ロエトｌどＪ！：２［Ｄ ′ｊ４３１釦 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子ビームを偏向させるための偏向コイルを有する
   電子光学鏡筒と、上記偏向コイルを駆動する走査回路と
   、該走査回路の垂直方向走査波形に電源周期をかける同
   期回路と、上記電子ビームの照射により試料から放射さ
   れる２次電子や反射電子または透過電子を検出して電子
   像を得る画像検出手段と、該検出手段により基準試料に
   対して得た画像の走査振動による歪量を計測して記憶す
   る記憶手段と、上記検出手段により対象試料に対して得
   た検出画像の走査振動による歪を上記記憶手段に記憶し
   た走査振動による歪量を補正量として補正する補正手段
   とを備えた走査振動を補正する電子ビーム装置。 ２、上記補正手段は上記補正量を上記対象試料に対して
   得た検出画像に重畳することにより補正する請求項１記
   載の走査振動を補正する電子ビーム装置。 ３、上記補正手段は上記補正量に対応の補正量を上記走
   査回路の水平方向走査波形に重畳することにより補正す
   る請求項１記載の走査振動を補正する電子ビーム装置。