KR102402301B1 - 전자선 관찰 장치, 전자선 관찰 시스템 및 전자선 관찰 장치의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자선을 집속(集束)하는 대물렌즈를 갖고, 상기 전자선을 시료에 조사함으로써 상기 시료에서 발생하는 이차 신호로부터 화상을 생성하는 전자선 관찰 장치로서, 특정한 패턴을 갖는 기준 시료의 화상을 복수회 촬상하여 복수의 화상을 생성하고, 상기 복수의 화상의 각각에 대해서 주파수 특성을 산출하는 제어부를 갖고, 상기 제어부는, 상기 복수의 주파수 특성을 유지한다.

Description

전자선 관찰 장치, 전자선 관찰 시스템 및 전자선 관찰 장치의 제어 방법{ELECTRON BEAM OBSERVATION DEVICE, ELECTRON BEAM OBSERVATION SYSTEM, AND METHOD FOR CONTROLLING ELECTRON BEAM OBSERVATION DEVICE}

[참조에 의한 도입]

본 출원은 2017년 7월 27일에 출원된 일본 출원인 특원2017-145571의 우선권을 주장하며, 그 내용을 참조함으로써, 본 출원에 도입한다.

본 발명은 전자빔을 이용하여 검사 또는 계측을 행하는 전자선 관찰 장치에 관한 것이다.

전자빔을 이용한 시료의 관찰이나 검사 혹은 계측에 이용되는 주사 전자 현미경(SEM) 등의 전자선 관찰 장치는, 전자원으로부터 방출된 전자를 가속하고, 정전 렌즈나 전자 렌즈에 의해 시료 표면 위에 수속(收束)시켜 조사한다. 이것을 일차 전자라고 부르고 있다.

일차 전자의 입사(入射)에 의해 시료로부터는 이차 전자(저(低)에너지의 전자를 이차 전자, 고(高)에너지의 전자를 반사 전자로 나누어 부를 경우도 있음)가 방출된다. 이들 이차 전자를, 전자빔을 편향하여 주사하면서 검출함으로써, 시료 위의 미세 패턴이나 조성 분포의 주사 화상을 얻을 수 있다. 또한, 시료에 흡수되는 전자를 검출함으로써, 흡수 전류상을 형성하는 것도 가능하다.

전자선 관찰 장치 중, 취득한 화상으로부터 반도체 등의 미세 패턴의 치수를 측정하는 측장 SEM(CD-SEM: Critical Dimension-Scanning Electron Microscope) 장치에 있어서는, 복수 장치간의 측장값의 차(기차(機差))가 작은 것이 바람직하다. 지금까지, 하드웨어적 또는 소프트웨어적인 조정에 의해, 기차를 허용할 수 있는 범위에까지 작게 하는 대처가 행해져 왔지만, 반도체 등의 패턴의 가일층의 미세화에 수반하여, 기존의 기차 저감 방법이 한계에 가까워지고 있다. 또한, 장치 사용 후의 경년(經年) 변화나, 사용 환경 등의 영향에 따라, 근소한 전자빔의 형상 변화 등이 생겨, 허용할 수 있는 범위 이상의 기차가 생겨 버릴 경우가 있다.

전자빔 형상의 변화에 따른 측장값의 변화를, 화상 보정에 의해 해결하는 방법이 제안되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 일차 빔의 프로파일을 추정하여, 그것을 바탕으로 푸리에 변환을 이용하여 화상 보정하는 방법이 개시되어 있다.

일본국 특개2017-27829호 공보

그러나, 상기 종례예에서는 보정에 이용하는 일차 빔의 강도 분포를 정확하게 구하는 방법이 드러나 있지 않다. 종래의 주사 전자 현미경은 전자원의 상을 시료 위에 형성하기 위해, 일차 빔의 강도 분포는, 전자원상, 광학 수차(收差), 빔 진동 등에 의해 결정되어진다. 또한 취득 화상에는 시료 내에서의 전자선 산란의 영향도 나타난다.

전자빔의 형상을 정확하게 파악하는 것은 매우 곤란하므로, 화상 보정에 의해 정밀도 좋게 기차를 저감시킬 수는 없다. 본 발명은 이 과제를 해결하고, 정밀도 좋게 기차를 저감시키는 방법을 제안한다.

본 발명은 전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자선을 집속(集束)하는 대물렌즈를 갖고, 상기 전자선을 시료에 조사함으로써 상기 시료에서 발생하는 이차 신호로부터 화상을 생성하는 전자선 관찰 장치로서, 특정한 패턴을 갖는 기준 시료의 화상을 복수회 촬상하여 복수의 화상을 생성하고, 상기 복수의 화상의 각각에 대해서 주파수 특성을 산출하는 제어부를 갖고, 상기 제어부는, 상기 복수의 주파수 특성을 유지한다.

본 발명에 따라, 전자빔(전자선)의 형상차 등에 의해 생기는 복수의 장치간의 기차(화상차)를, 촬상 후의 화상 처리에 의해 저감하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예 1을 나타내고, 주사 전자 현미경의 일례를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예 1을 나타내고, 주파수 특성으로부터 보정 계수를 산출하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트.
도 3은 본 발명의 실시예 1을 나타내고, 화상 보정 방법의 일례를 나타내는 설명도.
도 4a는 본 발명의 실시예 2를 나타내고, 장치 A의 주파수 특성을 나타내는 그래프.
도 4b는 본 발명의 실시예 2를 나타내고, 장치 B의 주파수 특성을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예 1의 변형예를 나타내고, 주파수 특성으로부터 보정 계수를 산출하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 실시예 7을 나타내고, 주파수 특성으로부터 보정 계수를 산출하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트.
도 7은 본 발명의 실시예 8을 나타내고, 화상 보정 방법의 일례를 나타내는 설명도.
도 8은 본 발명의 실시예 10을 나타내고, 데이터 갱신의 일례를 나타내는 플로우 차트.
도 9는 본 발명의 실시예 1을 나타내고, 화상 보정의 설정 화면의 일례를 나타내는 GUI 개략도.
도 10은 본 발명의 실시예 2를 나타내고, 복수의 전자선 관찰 장치를 관리하는 전자선 관찰 시스템의 일례를 나타내는 블록도.
도 11은 제11 실시예에 따른 주사 전자 현미경의 일례를 나타내는 블록도.
도 12는 제11 실시예에 따른 전자선차 저감용 보정 계수를 취득하기 위한 플로우 차트.
도 13은 제11 실시예에 따른 전자선차 저감용 보정 계수를 취득하기 위한 화면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하에서는 전자선 관찰 장치의 일례로서 주사 전자 현미경을 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 주사 전자 현미경 이외의 전자선 관찰 장치에도 적용 가능하다.

[실시예 1]

도 1은, 실시예 1에 따른 전자선 관찰 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도시한 예는, 전자선 관찰 장치(1-A)에 전자선 관찰 장치(1-B)가 접속된 전자선 관찰 시스템을 나타낸다. 또한, 전자선 관찰 장치(1-A)와 전자선 관찰 장치(1-B)의 구성은 마찬가지이므로, 전자선 관찰 장치(1-A)만에 대해서 설명한다. 또한, 전자선 관찰 장치(1-A, 1-B)를 특정하지 않을 경우에는, 「-」 이후를 생략한 부호 「1」을 이용한다.

우선, 장치 구성에 대해서 설명한다. 전자원(전자총)(101)으로부터 전자선(전자빔)(102)이 조사되는 하류 방향(도면 중 아래쪽)에는, 변형 조명 어퍼쳐(103)와, 개구판(154)과, 검출기(104)와, 주사 편향용 편향기(105)와, 대물렌즈(106)가 배치되어 있다. 또한, 전자 광학계에는, 도시는 하지 않지만 일차 빔의 중심축(광축) 조정용 얼라이너와, 수차 보정기 등도 부가되어 있다.

또한, 본 실시예 1에 있어서의 대물렌즈(106)는 여자(勵磁) 전류에 의해 포커스를 제어하는 전자 렌즈인 예를 나타내지만, 정전 렌즈 또는 전자 렌즈와 정전 렌즈의 복합이어도 된다.

스테이지(107)는 위에 웨이퍼, 즉 시료(108)를 재치(載置)하여 이동하는 구성으로 되어 있다. 전자원(101)과, 검출기(104)와, 주사 편향용 편향기(105)와, 대물렌즈(106)와, 스테이지(107)의 각부(各部)는 제어 장치(109)에 접속되고, 또한 제어 장치(109)에는 시스템 제어부(110)가 접속되어 있다.

시스템 제어부(110)는, 기능적으로는 기억 장치(111)와, 연산부(112)가 배치되고, 화상 표시 장치를 포함하는 입출력부(113)가 접속되어 있다. 또한, 도시는 하고 있지 않지만, 제어계, 회로계 이외의 구성 요소는 진공 용기 내에 배치하고 있으며, 진공 배기하여 동작시키고 있는 것은 말할 것도 없다. 또한, 진공 외로부터 웨이퍼를 스테이지(107) 위에 배치하는 웨이퍼 반송계가 구비되어 있는 것도 말할 것도 없다.

또한, 시스템 제어부(110)는, 보다 구체적으로는, 연산부(112)인 중앙 처리부나 기억 장치(111)인 기억부를 갖는 구성으로 하고, 이 중앙 처리부를 상술한 연산부(112)로 하여 기억 장치(111)에 기억된 제어 프로그램(120)이나 화상 처리부(148) 등을 실행시킴으로써, 결함 검사나 치수 계측에 관한 화상 처리, 혹은 제어 장치(109) 등의 제어를 행할 수 있다. 또한, 화상 처리부(148)는 SEM 화상을 처리하는 프로그램이다.

본 실시예 1에 있어서, 이 시스템 제어부(110)와, 입출력부(113)와, 제어 장치(109) 등도 포함하여, 제어부라고 총칭할 경우가 있다. 또한, 입출력부(113)는, 키보드나 마우스 등의 입력 수단과, 액정 표시 디바이스 등의 표시 수단이, 입력부, 출력부로서 다른 구성으로 되어 있어도 되고, 터치 패널 등을 이용한 일체형의 입출력 수단으로 구성되어 있어도 된다.

본 실시예 1의 장치를 이용하여 실시되는 화상 관찰에 관해서 설명한다. 전자원(101)으로부터 방출된 전자선(102)은 대물렌즈(106)에 의해 포커스가 제어되어, 시료(108) 위에 빔경이 극소해지도록 집속된다.

주사 편향용 편향기(105)는 전자선(102)이 시료(108)의 소정의 영역을 주사하도록 제어 장치(109)에 의해 제어된다. 시료(108)의 표면에 도달한 전자선(102)은, 표면 부근의 물질과 상호 작용한다. 이에 따라, 반사 전자, 이차 전자, 오제 전자 등의 이차적인 전자가 시료에서 발생하여, 취득해야 할 신호가 된다.

본 실시예 1에 있어서는 신호가 이차 전자일 경우에 대해서 나타낸다. 전자선(102)이 시료(108)에 도달한 위치로부터 발생한 이차 전자(114)는 검출기(104)에 의해 검출된다. 검출기(104)로부터 검출되는 이차 전자(114)의 신호 처리가, 제어 장치(109)로부터 주사 편향용 편향기(105)로 보내지는 주사 신호와 동기하여 행해짐으로써 화상(SEM 화상)이 생성되고, 시료(108)의 관찰이 실시된다.

또한, 생성된 화상은, 기억 장치(111)나 불휘발성 기억 장치(도시 생략)에 저장할 수 있다. 기억 장치(111)나 불휘발성 기억 장치 등의 기억부에 저장된 화상은, 후술하는 화상 처리부(148)에 의해 처리된다.

또한, 본 실시예 1에 있어서는, 검출기(104)는 대물렌즈(106)나 주사 편향용 편향기(105)로부터 상류에 배치했지만, 배치의 순서는 바뀌어 있어도 된다. 또한, 도시는 하지 않지만 전자원(101)과 대물렌즈(106) 사이에는 전자선(102)의 광축을 보정하는 얼라이너가 배치되고, 전자선(102)의 중심축이 어퍼쳐나 전자 광학계에 대하여 어긋나 있을 경우에 보정할 수 있는 구성으로 되어 있다.

전자선 관찰 장치(1-A, 1-B)(이후, 장치 A, 장치 B)에 있어서, 취득한 화상으로부터 시료(108)의 패턴의 치수를 측정할 경우에 있어서는, 복수 장치간의 측장값의 차(기차)가 작은 것이 바람직하다.

종래예에서는, 도 1에 기재한 각 구성 요소의 하드웨어적인 조정이나, 소프트웨어적인 조정에 의해, 기차를 허용할 수 있는 범위에까지 작게 하는 대처가 행해져 왔다. 그러나, 장치 A, B 사용 후의 경년 변화나, 사용 환경 등의 영향에 따라, 근소한 전자빔의 형상차 등이 생겨, 허용할 수 있는 범위 이상의 기차가 생겨 버릴 경우가 있다.

본 실시예 1에 있어서는, 장치 A와 장치 B의 기차를 도 1에 있어서의 화상 처리부(148)에 있어서의 화상 처리로 저감하는 방법을 제안한다. 본 실시예 1에서는, 장치 A와 장치 B의 기차를 저감시키는 처리에 대해서 설명한다.

본 실시예 1에서는, 장치 A를 기준 장치로 하여, 장치 B의 촬상 화상을 장치 A와 같은 주파수 특성이 되도록 장치 B로 촬상된 화상을 보정하는 예를 나타낸다. 장치 A와 장치 B는 다른 장치로서 설명하지만, 장치 A와 장치 B는 같아도 상관없다. 이 경우, 장치 A가 시간 변화에 따라 장치 B가 된 것으로 취급할 경우나, 장치 A에 있어서, 개구판(154)의 형상을 변화시켰을 경우 등에 대응 가능하다.

화상 처리부(148)에 의한 화상의 보정은, 장치 A와 장치 B에 의해 촬상된 각각의 화상으로부터 보정 계수를 산출하고, 산출된 보정 계수에 의거하여 행해진다. 도 2는, 보정 계수를 산출하는 절차의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.

기준 장치가 되는 장치 A가, 특정한 패턴의 시료(기준 시료)(108)의 SEM 화상을 복수매(1매 이상) 촬상한다(301). 장치 A는, 촬상한 각 화상을 푸리에 변환 등에 의해, 화상의 주파수 특성 A를 산출한다(302).

주파수 특성의 산출은, 화상을 주파수 공간 화상으로 변환했을 때에 생성되는 계수의 각각에 대해서 계수의 곱하기 또는 나누기로 행할 수 있다.

마찬가지로 장치 B는, 특정한 패턴의 시료(기준 시료)(108)의 SEM 화상을 복수매(1매 이상) 촬상한다(303). 장치 A는, 촬상한 각 화상을 푸리에 변환 등에 의해, 화상의 주파수 특성 B를 산출한다(304). 또한, 특정한 패턴의 시료는, 동일한 시료가 바람직하다.

장치 A를 기준 장치로 하여, 장치 B를 장치 A에 맞추는 것을 고려하면, 보정 계수는,

보정 계수＝장치 A의 주파수 특성 A／장치 B의 주파수 특성 B ……… (식 1)

로서 산출한다(305). 이 보정 계수는, 화상을 주파수 영역으로 변환한 후의 각 화소에 대하여 산출한다. 본 실시예 1에서는, 장치 A가 장치 B의 주파수 특성 B를 취득하여 보정 계수를 산출하는 예를 나타낸다. 또한, 장치 A가 장치 B로 촬상한 화상의 주파수 특성 B를 연산하도록 해도 된다.

주파수 특성은, 1매의 화상으로부터도 취득할 수 있지만, 노이즈 등에 따른 값의 불균일 등의 영향을 저감하기 위해, 복수의 촬상 화상의 주파수 특성을 평균하여 이용해도 된다. 또한, 주파수 특성의 노이즈 등에 따른 값의 불균일을 저감하기 위해, 산출된 주파수 특성에 대하여 평활화 처리를 행해도 된다.

도 2는, 1매의 화상으로부터 주파수 특성을 취득하는 예이지만, 복수매의 화상을 이용할 경우에는 도 5에 나타나는 바와 같은 처리 절차가 된다. 도 5는, 실시예 1의 변형예를 나타내고, 복수의 주파수 특성으로부터 보정 계수를 산출하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.

장치 A에서는, 특정한 패턴의 시료(기준 시료)(108)의 SEM 화상을 촬상하고(301), 화상으로부터 주파수 특성 A를 산출하는 처리(601)를 N회 반복하고 나서(310), N개의 주파수 특성 A로부터 평균 주파수 특성 A를 산출한다(602).

장치 B에서도 마찬가지로 하여, 특정한 패턴의 시료(108)의 SEM 화상을 촬상하고(303), 화상으로부터 주파수 특성 B를 산출하는 처리(603)를 M회 반복하고 나서(311), M개의 주파수 특성 B로부터 평균 주파수 특성 B를 산출한다(604).

장치 A에 있어서 N매, 장치 B에 있어서 복수매의 화상을 각각 촬상하고, 각각의 장치 A, B에 있어서의 평균 주파수 특성 A, B(602, 604)를 얻는다. 또한, N과 M은, 각각 미리 설정된 1 이상의 정수값이다.

주파수 특성의 평균이란, 각 주파수에 있어서의 진폭 특성의 평균을 의미한다. 보정 계수의 산출(306) 방법은 도 3의 처리 절차와 마찬가지이다.

다음으로, 도 3을 참조하여 화상 보정 처리에 관해서 설명한다. 도 3은, 화상 보정 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.

상기 보정 계수(306)를 이용하여 장치 B로 촬상된 화상에 보정을 실시하고, 장치 A와 같은 주파수 특성으로 변환하는 예를 나타낸다. 장치 B에 의해 촬상된 촬상 화상(401)은, 푸리에 변환 등의 방법을 이용하여 주파수 공간의 화상(402)으로 변환된다.

장치 B는, 장치 A에서 산출된 보정 계수(306)를 취득하고, 주파수 공간의 화상(402)의 각 화소에 대하여, 보정 계수(306)를 곱한다(403). 보정 계수(306)가 곱해진 주파수 공간의 화상(402)은, 이차원 역(逆)FFT(푸리에 변환) 등의 공지 또는 주지의 방법에 따라 다시 실공간의 화상(404)으로 변환하고, 보정 후의 화상(405)으로서 출력된다. 보정 후의 화상(405)은, 장치 A와 같은 주파수 특성이 되도록 보정되어 있는 것이 되기 때문에, 장치 B와 장치 A의 기차가 저감된다.

화상 보정의 환경 설정을 행하는 GUI(Graphical User Interface)의 일례를 도 9에 나타낸다. 도 9는, 입출력부(113)의 화상 표시 장치에 출력되는 환경 설정 화면(600)의 일례를 나타내는 도면이다. 환경 설정 화면(600)은, 기차의 보정을 행할지의 여부를 ON 또는 OFF에 따라 설정하는 스위치(610)와, 보정 대상의 장치를 설정하는 보정 타깃(620)을 포함한다.

촬상시에, 화상 보정(기차 보정)을 실행할지의 여부를 스위치(610)에 의해 설정한다. 이때, 어느 장치의 주파수 특성에 맞출지를, 보정 타깃(620)으로 하여 파일을 지정할 수 있다.

환경 설정 화면(600)에서 지정하는 보정 타깃(620)은, 보정 대상의 주파수 특성을 기록한 파일을 상정하고 있다. 본 실시예 1에서 설명하는 바와 같은 환경 설정 화면(600)을 마련함으로써, 화상 보정의 유무와, 보정 타깃을 임의로 설정하는 것이 가능해진다. 또한, GUI로서, 입출력부(113)의 표시부를 공용할 수 있다.

이상과 같이 본 실시예 1에 따르면, 기준이 되는 장치 A로, 특정한 패턴의 시료를 복수매 촬상하고, 복수의 화상을 취득한다. 이들 화상 1매 1매의 공간 주파수 특성을 푸리에 변환 등을 이용하여 취득하고, 그들을 통계 처리함으로써, 장치 A로서의 공간 주파수 특성 A를 얻는다.

다음으로, 다른 장치 B로, 상기 장치 A에서 이용한 것과 같은 패턴의 시료를 복수매 촬상하고, 복수의 화상을 취득한다. 이들 화상을 1매 1매의 공간 주파수 특성을 푸리에 변환 등을 이용하여 취득하고, 이들을 통계 처리함으로써, 장치 B의 공간 주파수 특성 B를 얻는다.

공간 주파수 특성 A와, 공간 주파수 특성 B를 비교함으로써, 화상을 주파수적으로 보정하기 위한 보정 계수를 산출한다. 공간 주파수 특성 A와, 공간 주파수 특성 B의 차가 생기지 않도록, 어느 쪽의 장치의 촬상 화상을 보정함으로써, 장치 A와 장치 B의 기차를 저감시킨다. 장치간의 주파수 특성을 같은 특성에 맞춤으로써, 측장값차가 저감 가능한 것은 실험에 의해 판명되어 있다. 복수 장치간의 기차를 저감하는 것이 가능해지고, 복수 장치를 갖는 사이트에서의 운용 관리를 정확하게 행하는 것이 가능해진다.

상기, 같은 패턴이라고 기재한 시료(108)는, 실제로 측장 처리를 실시하는 시료인 것이 바람직하지만, 화상에 포함되어 있는 주파수 성분이 측장 처리에 이용하는 화상과 비슷한 것이면, 다른 패턴이어도 상관없다. 또한, 상기 보정 계수를 산출하기 위해 이용한 시료와, 측장에 이용하는 시료는 동일해도 되고, 달라도 상관없다.

[실시예 2]

실시예 1에 있어서는, 2대의 장치 A, 장치 B의 기차를 저감하는 방법에 관해서 기재했지만, 기준이 되는 장치 A의 화상에는, 가능한 한 높은 주파수의 성분이 포함되어 있는 것이 바람직하다.

화상에 높은 주파수 성분이 포함되어 있지 않다는 것은, 화상이 흐린 것을 의미하고, 반대로, 화상에 높은 주파수 성분이 많이 포함되어 있다는 것은, 화상이 선명한 것을 의미하기 때문이다. 그러므로, 복수대의 장치로, 같은 패턴(시료(108))의 화상을 촬상하고, 각각의 화상의 주파수 성분을 비교함으로써, 높은 주파수 성분이 가장 많이 포함되어 있는 장치를 기준 장치로 하면 된다.

도 4a, 도 4b는, 주파수 특성의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 4a는, 장치 A의 주파수 특성 A를 나타내는 그래프이고, 도 4b는, 장치 B의 주파수 특성 B를 나타내는 그래프이다. 도시한 예의 주파수 특성 A, B는, 주파수와 파워(진폭)의 관계를 나타내지만, 이에 한정되는 것이 아니다.

도 4a, 도 4b에서는 설명을 위해, 수평 주파에 대한 파워만 나타낸다. 이들 도면과 같이, 장치 A에서 취득한 화상에 대하여, 장치 B에서 취득한 화상 쪽이 주파수가 높은 부분에 파워가 남아 있을 경우, 장치 B를 기준 장치로 하고, 장치 A를 장치 B에 맞추는 화상 처리를 행하면 된다.

주파수가 높은 영역에 파워가 있는지의 여부는, 예를 들면, 주파수 특성으로서 높은 부분의 파워의 크기로 판단 가능하며, 또한, 하이패스 필터의 출력의 크기를 비교하는 등, 기존의 방법으로 판단 가능하다.

도 10은, 실시예 2에 따른 전자선 관찰 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 나타낸 구성의 전자선 관찰 장치를 복수대 관리하는 컨트롤러(200)를 구비하고 있는 것이 특징이다. 이 컨트롤러(200)는, 본 발명을 이용하여 기차를 조정하기 위한 기준이 되는 주파수 특성을 유지하고 있으며, 각 장치(1-1∼1-K)로부터의 요구에 따라, 기준 주파수 특성을 각 장치로 전송한다. 각 장치에 있어서는, 이 기준 주파수 특성에 촬상 화상의 주파수 특성을 맞추는 처리를 행한다.

각 장치(1-1∼1-K)에서는, 컨트롤러(200)로부터 취득한 기준이 되는 주파수 특성과, 각 장치(1-1∼1-K)로 촬상한 화상의 주파수 특성으로부터 보정 계수를 산출하고, 당해 보정 계수로 화상을 보정한다.

본 실시예 2에 따르면, 복수의 장치(1)간의 기차를 저감하는 것이 가능해지고, 복수의 장치(1)를 갖는 전자선 관찰 시스템에서의 운용 관리를 정확하게 행하는 것이 가능해진다.

또한, 장치(1-1∼1-K)마다, 주파수 특성을 표현하는 수치열(數値列)을 산출하여 유지하도록 해도 된다. 주파수 특성을 표현하는 수치열로서는, 예를 들면, 이차원 FFT의 진폭 등을 이용할 수 있다.

[실시예 3]

본 발명에 있어서는, 특정한 1대를 기준 장치로 하여 기차를 맞추는 것은 필수가 아니다. 기차의 저감에 필요해지는 것은, 화상의 주파수 특성뿐이므로, 복수대의 장치로 특정한 패턴(기준 시료)을 촬상하고, 각각의 화상의 주파수 특성의 평균값을 기준이 되는 주파수 특성으로 하고, 당해 기준의 주파수 특성을 이용하여 보정 계수를 산출하는 것도 가능하다.

[실시예 4]

실시예 3에서 나타낸 바와 같이, 기차의 저감에 필요해지는 것은, 화상의 주파수 특성뿐이므로, 화상을 촬영하는 장치는, 다른 구조를 갖는 전자선 관찰 장치(1)여도 상관없다. 각각의 장치로 특정한 패턴의 시료(108)를 촬상하고, 화상의 주파수 특성을 바탕으로, 보정 계수를 산출하면 된다.

또한, 화상의 주파수 특성을 보존해 둠으로써, 같은 장치여도 전자빔의 시간 변화(경년 변화)를 검출하는 목적으로 사용하는 것도 가능해지고, 전자빔의 시간 변화를 화상의 보정에 의해 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 메인터넌스에 수반하여 부품을 교환할 경우에 대해서도, 예를 들면, 개구판(154)이나 전자원(101)의 교환에 의한 전자빔 형상의 변화를 화상 보정으로 저감하는 것도 가능하다.

[실시예 5]

실시예 1에 있어서, 촬상 화상으로부터 취득한 화상의 주파수 특성을 바탕으로, 전자빔의 형상의 차가 화상에 미치는 영향을 저감할 수 있음을 나타냈다. 실시예 1에 있어서는, 장치간의 기차를 저감하는 목적으로 화상 보정을 행했지만, 이 이외에도, 같은 장치에 있어서, 개구판(154)을 복수 갖고, 복수의 개구판(154)을 전환하여 사용할 경우에, 특정한 개구판(154)에서 촬상한 화상의 주파수 특성에, 다른 개구판(154)에서 촬상한 화상의 주파수 특성을 맞추는 목적으로도 활용할 수 있다.

본 명세서에 있어서, 어퍼쳐 형상을 포함하는, 전자빔의 시료 도달 에너지나, 시료(108) 위의 개방각이나, 시료 조사 전류량, 광학 배율 등, 시료(108)에 조사하는 전자빔 형상을 결정하는 모든 설계, 설정 조건을 광학 조건으로 한다. 본 실시예 5에서는 어퍼쳐 형상만을 전환한 예에 대해서 설명한다.

이것은, 예를 들면, 분해능을 우선한 어퍼쳐 형상과, 깊은 홈을 갖는 시료(108)를 촬상하는데 적합한 어퍼쳐 형상이 서로 다를 경우 등에 활용할 수 있다. 분해능을 우선한 어퍼쳐 형상으로, 1매 이상의 복수의 화상을 촬상함으로써, 그 어퍼쳐를 이용했을 경우의 화상의 주파수 특성을 취득해 둔다. 같은 패턴을 깊은 홈촬영용의 어퍼쳐로 변경한 후에, 1매 이상의 복수의 화상을 촬상함으로써 화상의 주파수 특성을 취득해 둔다.

실시예 1과 마찬가지로 이들 화상으로부터 취득한 주파수 특성의 차를 저감시키는 보정 계수를 산출해 두면, 그 후의 촬상에 있어서는, 한쪽의 어퍼쳐로 촬상한 화상의 주파수 특성을, 다른 한쪽의 어퍼쳐로 촬상한 화상의 주파수 특성으로 보정하는 것이 가능해진다.

[실시예 6]

전자선 관찰 장치(1)의 확대율(배율)은, 보정 계수의 산출시와 화상의 보정시에 서로 달라도 상관없다. 보정 계수는, 주파수마다의 계수를 갖고 있기 때문에, 보정 계수의 산출시의 배율과, 화상의 보정시의 배율의 비(比)에 맞춰, 적절하게 보정 계수의 주파수 방향의 스케일링을 행한 후에 화상 보정을 행하면 된다.

또한, 주파수마다의 계수는, 화소마다 주파수와 강도(진폭 또는 파워)와 위상을 포함하고 있으며, 본 실시예 6에서는 위상을 이용하지 않으므로, 위상을 배제할 수 있다.

[실시예 7]

본 실시예 7에서는, 보정 계수를 복수 산출하고, 복수의 보정 계수를 평균화하는 예에 대해서 설명한다.

상기 실시예 5에 있어서는, 특정한 어퍼쳐 형상(어퍼쳐 형상 A라고 함)을 촬상한 화상의 주파수 특성을, 다른 어퍼쳐 형상(어퍼쳐 형상 B라고 함)으로 촬상한 화상의 주파수 특성으로 보정하기 위한 보정 계수를 산출하는 예를 나타냈다.

본 실시예 7에서는, 노이즈 등에 따른 값의 불균일의 영향을 저감하기 위해, 복수의 보정 계수를 준비하여 평균화해도 되고, 그 방법은 도 6에 나타내는 바와 같은 처리 절차가 된다.

도 6은, 주파수 특성으로부터 보정 계수를 산출하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 장치 A는, 어퍼쳐 형상 A로 특정한 패턴의 시료(108)의 SEM 화상을 촬상하고(701), 화상으로부터 주파수 특성 A를 산출(702)한다.

장치 B는, 어퍼쳐 형상 B로 특정한 패턴의 시료(108)의 SEM 화상을 촬상하고(703), 화상으로부터 주파수 특성 B를 산출(704)한다.

장치 A는, 장치 B의 주파수 특성 B를 취득하여 보정 계수를 상기 실시예 1과 마찬가지로 산출한다(306). 상기 스텝 701∼704 및 스텝 306을 소정의 L회 반복하고 나서(312), 상기 스텝 306에서 산출된 보정 계수의 평균값을 평균 보정 계수로서 산출한다(707).

상기 실시예 1의 도 5와의 차이는 장치 A, 장치 B가 어퍼쳐 형상 A와 어퍼쳐 형상 B에서 차이가 있는 것과, 보정 계수를 산출하고 나서 평균화하는 점이다. 보정 계수의 산출(306)을 L회 반복한 평균값을, 어퍼쳐 형상 A와 어퍼쳐 형상 B의 평균 보정 계수(707)로 함으로써 값의 불균일의 영향을 억제할 수 있다.

[실시예 8]

본 실시예 8에서는 같은 장치, 같은 어퍼쳐 형상에 있어서, 복수의 어퍼쳐 형상 이외의 광학 조건으로 촬상한 화상의 주파수 특성으로부터 보정 계수를 산출하는 예에 대해서 설명한다.

상기 실시예 5에서는, 한쪽의 어퍼쳐 형상으로 촬상한 화상의 주파수 특성을 다른 한쪽의 어퍼쳐 형상으로 촬상한 주파수 특성으로 보정할 수 있음을 나타냈지만, 같은 장치, 같은 어퍼쳐 형상에 있어서, 어떤 광학 조건으로 촬상한 화상의 주파수 특성을 서로 다른 광학 조건으로 촬상한 화상의 주파수 특성으로 보정하는 것도 가능하다.

예를 들면, 같은 장치, 같은 어퍼쳐 형상으로, 조사 전류보다도 분해능을 우선한 광학 조건(소전류 모드)과, 분해능보다도 조사 전류가 큰 것을 우선한 광학 조건(대전류 모드)으로 촬상한 화상의 주파수 특성에 대해서, 실시예 5와 마찬가지로, 같은 패턴의 화상을 소전류 모드와 대전류 모드로 취득하고, 보정 계수를 취득함으로써, 대전류 모드로 촬상한 화상의 주파수 특성을 고분해능 모드로 취득한 화상의 주파수 특성으로 보정할 수 있다.

상기 광학 조건을 변경했을 경우의 보정 처리에 있어서, 광학 조건마다의 화상의 주파수 특성을, 도 7에 나타내는 바와 같이 광학 조건(710)에 연관지어 데이터베이스(700)로 하여 장치 내에 보유해 둠으로써, 장치(1)는, 보정하는 화상의 주파수 특성의 광학 조건(710)과 보정 후의 화상의 주파수 특성의 광학 조건(710)에 대응하는 데이터를 데이터베이스(700)로부터 판독하여, 보정 계수를 산출하고, 화상의 주파수 특성의 보정을 행할 수 있다.

데이터베이스(700) 내에 존재하지 않는 광학 조건의 화상을 보정할 경우에 대해서는, 촬상 전에 보정 계수를 산출하고, 데이터베이스(700)에 저장해도 되고, 가까운 광학 조건(710)의 화상 주파수 특성으로부터 대응하는 보정 계수를 추측하는 것이어도 된다. 이들 화상의 패턴은 같으며, 촬상 조건 혹은 화상의 도스(dose)량이 동등한 조건으로 취득한 것이다. 데이터베이스(700) 내의 데이터는 보정 계수로서 보유하는 것이어도 된다.

[실시예 9]

상기 실시예 8에서는, 복수의 광학 조건으로 촬상한 화상의 주파수 특성에 대해서도 보정 계수를 산출하고, 보정 가능한 것을 나타냈다. 광학 조건마다 화상의 밝기나, SN비가 서로 다르기 때문에, 보정 계수를 산출에 이용하는 화상에 대하여 기준(촬상 조건)을 마련해도 된다.

촬상 조건이란, 촬상하는 화상의 크기나, 복수의 촬상 화상을 적산(積算)하여 1매의 화상을 형성할 경우의 프레임 적산 수나, 주사 스피드 등 촬상할 때에 설정되는 조건인 것으로 한다.

예를 들면, 어떠한 광학 조건에 있어서도 보정 계수를 산출할 때에 이용하는 화상은 화상의 총 도스량이 미리 마련해 둔 기준 범위 내로 하면, 소전류 모드로 1 화소당의 조사 전류량이 적기 때문에, 프레임 적산 수를 늘리고, 반대로 대전류 모드일 경우에는 1 화소당의 조사 전류량은 많지만 시료(108)의 표면에의 조사 콘터미네이션 부착에 의한 패턴 형상 변화의 리스크가 높기 때문에, 프레임 적산 수를 적게 하여 촬상하면 된다.

본 실시예 9에서는 촬상 전에 설정된 광학 조건으로부터 기준의 도스량을 충족시키는 촬상 조건을 선택하는 것을 전제로 설명했지만, 임의의 촬상 조건으로 촬상 후, 기준 범위에 충족하지 않는 화상은 보정 계수 산출에 사용하지 않는다고 판단하는 것으로 해도 된다.

[실시예 10]

상기 실시예 8에 있어서, 광학 조건마다의 화상의 주파수 특성을 데이터베이스(700)로 하여 보존하는 예를 나타냈다. 본 실시예 10에서는, 데이터베이스(700)에 보존하는 화상에 대해서, 에러 화상을 판정하여 제외하는 예에 대해서 나타낸다.

도 8은, 장치 A가 데이터를 갱신하는 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 데이터베이스(700) 내의 데이터는 광학 조건을 변경할 때마다 갱신해도 된다. 이때, 노이즈나, 외란 등의 영향에 의해서 왜곡된 화상을 취득했을 경우에 대해서는, 예를 들면, 과거의 데이터를 축적하여, 주파수 특성의 평균값을 기준값으로서 보유해 두고, 이번 취득한 주파수 특성(901)이 기준값이 되는 표준편차의 3σ로부터 벗어나는지의 여부를 판정(902)하여, 범위 내이면 데이터를 갱신하고(903), 범위 외이면 갱신 대상 외로 하여 제외한다(904). 또한, 판정의 기준값은 이 예에 한정되는 것이 아니다.

[실시예 11]

실시예 1∼10에 있어서는, 전자선 관찰 장치 내의 전자선이 1개인, 소위 싱글 빔 장치에 있어서의 예를 나타냈다. 실시예 11에 있어서는, 도 11과 같이 전자선 관찰 장치 내의 전자선이 2개 이상인, 소위 멀티 빔 장치 혹은 멀티 칼럼 장치에 있어서 본 발명을 적용한 예에 대해서 나타낸다.

멀티 빔 장치 혹은 멀티 칼럼 장치에 있어서는, 장치 내를 통과하는 복수의 전자선의 각각에서 취득한 화상의 분해능이나, 그 화상을 사용한 시료 패턴의 측장 결과가 불균일해질 경우가 있다. 이것은, 빔 전류나 렌즈에 의해 받는 수차 등이, 전자선마다 서로 다르기 때문이다. 여기에서, 실시예 1∼10에 있어서 설명해 온 바와 같이, 복수 장치간의 분해능이나 측장값의 차(기차)는 작은 것이 바람직하다. 이것은 멀티 빔 장치 혹은 멀티 칼럼 장치에 있어서의 각 전자선간의 분해능이나 측장값의 차(전자선차(電子線差))에 있어서도 마찬가지이다. 따라서, 실시예 1∼10에 나타낸 복수 장치에서 취득한 화상에 적용하는 본 발명 방법을, 1대의 멀티 빔 장치 혹은 멀티 칼럼 장치 내의 복수의 전자선에서 취득한 화상에 적용함으로써, 멀티 빔 장치 혹은 멀티 칼럼 장치에 있어서의 전자선차를 저감하는 것이 가능하다.

본 실시예에 있어서는, 대표적으로 실시예 1에 있어서 복수 장치간을 복수 전자선간으로 치환한 내용에 대해서 나타낸다. 상기 실시예 2∼10에 있어서도 마찬가지로, 복수 장치간을 복수 전자선간으로 치환함으로써, 멀티 빔 장치 또는 멀티 칼럼 장치에 있어서의 전자선차의 저감의 내용이 되지만, 여기에서는 기재를 생략한다.

이하, 본 실시예에 있어서는 전자선 관찰 장치가 멀티 빔 장치인 예를 나타내지만, 동일 장치 중에 복수의 칼럼이 존재하는 멀티 칼럼 장치여도 마찬가지이다.

도 11은 실시예 11에 따른 전자선 관찰 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 우선, 장치 구성에 대해서 설명한다. 전자원(전자총)(1101)으로부터 전자선(전자빔)(1102)이 조사되는 하류 방향(도면 중 아래쪽)에는, 렌즈(1103)와, 멀티 빔 형성부(1104)와, 검출기 어레이(1106)와, 빔 세퍼레이터(1107)와, 주사 편향용 편향기(1108)가 배치되어 있다. 또한, 전자 광학계에는, 도시는 하지 않지만 일차 빔의 중심축(광축) 조정용 얼라이너와, 수차 보정기 등도 부가되어 있다. 렌즈(1103)는 여자 전류에 의해 포커스를 제어하는 전자 렌즈, 정전 렌즈, 또는 그 복합 중 어느 것이어도 된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 멀티 빔 형성부(1104)는 개구 어레이와 렌즈 어레이의 조합으로 했지만, 본 발명의 범위는 그것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 전자원은 전자원(1101) 단일로 했지만, 멀티 빔의 각 전자선에 대응하도록 전자원이 복수 존재할 경우에 있어서도 본 발명은 효과를 잃지 않는다. 또한, 검출기 어레이(1106)는 그 내부에 복수의 검출기(1106a∼1106e)를 포함한다.

스테이지(1109)는 위에 웨이퍼, 즉 시료(1110)를 재치하여 이동하는 구성으로 되어 있다. 전자원(1101), 렌즈(1103), 멀티 빔 형성부(1104), 검출기 어레이(1106), 빔 세퍼레이터(1107), 주사 편향용 편향기(1108), 스테이지(1109)의 각부는 제어 장치(109)에 접속되고, 또한 제어 장치(109)에는 시스템 제어부(110)가 접속되어 있다.

시스템 제어부(110)에는, 기능적으로는 기억 장치(111)와, 연산부(112)가 배치되고, 화상 표시 장치를 포함하는 입출력부(113)가 접속되어 있다. 또한, 도시는 하고 있지 않지만, 제어계, 회로계 이외의 구성 요소는 진공 용기 내에 배치하고 있으며, 진공 배기하여 동작시키고 있는 것은 말할 것도 없다. 또한, 진공 외로부터 웨이퍼를 스테이지(1109) 위에 배치하는 웨이퍼 반송계가 구비되어 있는 것도 말할 것도 없다.

또한, 시스템 제어부(110)는, 보다 구체적으로는, 연산부(112)인 중앙 처리부나 기억 장치(111)인 기억부를 갖는 구성으로 하고, 이 중앙 처리부를 상술한 연산부(112)로서 기억 장치(111)에 기억된 제어 프로그램(120)이나 화상 처리부(148) 등을 실행시킴으로써, 결함 검사나 치수 계측에 관한 화상 처리, 혹은 제어 장치(109) 등의 제어를 행할 수 있다. 또한, 화상 처리부(148)는 SEM 화상을 처리하는 프로그램이다.

본 실시예에 있어서, 이 시스템 제어부(110)와, 입출력부(113)와, 제어 장치(109) 등을 포함하여, 제어부라고 총칭할 경우가 있다. 또한, 입출력부(113)는, 키보드나 마우스 등의 입력 수단과, 액정 표시 디바이스 등의 표시 수단이, 입력부, 출력부로서 다른 구성으로 되어 있어도 되고, 터치 패널 등을 이용한 일체형의 입출력 수단으로 구성되어 있어도 된다.

본 실시예의 장치를 이용하여 실시되는 화상 관찰에 관해서 설명한다. 전자원(1101)으로부터 방출된 전자선(1102)은 렌즈(1103)에 의해 대략 평행 빔으로 조정되어 멀티 빔 형성부(1104)에 입사하여, 멀티 빔(1105a∼1105e)이 된다. 또한, 본 실시예에 있어서는 멀티 빔의 개수가 5개(1105a∼1105e)인 예를 나타냈지만, 빔의 개수는 이 이상이어도 이 이하여도 본 발명의 효과는 없어지지 않는다. 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)은 빔 세퍼레이터(1107)를 통과한 후 주사 편향용 편향기(1108)에 의해 편향 작용을 받으면서 시료(1110) 위에 빔경이 극소해지도록 집속된다.

주사 편향용 편향기(1108)는 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)의 각각이 시료(1110)의 소정의 영역을 주사하도록 제어 장치(109)에 의해 제어된다. 시료(1110)의 표면에 도달한 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)은 표면 부근의 물질과 상호 작용한다. 이에 따라, 반사 전자, 이차 전자, 오제 전자 등의 이차적인 전자가 시료에서 발생하여, 취득해야 할 신호가 된다. 본 실시예에 있어서는 신호가 이차 전자일 경우에 대해서 나타낸다. 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)이 시료(1110)에 도달한 위치로부터 발생한 이차 전자(1111a∼1111e)는 빔 세퍼레이터(1107)에 의해 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)과는 궤도 분리되어, 검출기 어레이(1106) 중의 복수의 검출기(1106a∼1106e)의 각각에 의해 검출된다. 검출기 어레이(1106a∼1106e)로부터 검출되는 이차 전자(1111a∼1111e)의 신호 처리가, 제어 장치(109)로부터 주사 편향용 편향기(1108)로 보내지는 주사 신호와 동기하여 행해짐으로써 화상(SEM 화상)이 생성되고, 시료(1110)의 관찰이 실시된다.

또한, 생성된 화상은, 기억 장치(111)나 불휘발성 기억 장치(도시 생략)에 저장할 수 있다. 기억 장치(111)나 불휘발성 기억 장치 등의 기억부에 저장된 화상은, 후술하는 화상 처리부(148)에 의해 처리된다.

또한, 본 실시예에 있어서 나타낸, 렌즈(1103), 멀티 빔 형성부(1104), 검출기 어레이(1106), 빔 세퍼레이터(1107), 주사 편향용 편향기(1108)의 배치 순서는 바뀌어 있어도 되고, 도 11에 나타내는 것 이외의 전자 광학 소자 등을 포함하고 있어도 된다. 또한, 도시는 하지 않지만 전자원(1101)으로부터 시료(1110) 사이에는 전자선(1102) 혹은 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)의 위치나 각도를 조정하기 위한 얼라이너가 배치되고, 전자선(1102) 혹은 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)의 중심축이 각종 전자 광학 소자에 대하여 어긋나 있을 경우에 보정할 수 있는 구성으로 되어 있다.

여기에서, 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)을 사용하여 취득한 화상으로부터 시료(1110)의 패턴의 치수를 측정할 경우에 있어서는, 복수 장치간의 분해능이나, 프로브 전류량, 측장값 등의 차(전자선차)가 작은 것이 바람직하다. 종래예에서는, 도 11에 기재한 각 구성 요소의 하드웨어적인 조정이나, 소프트웨어적인 조정에 의해, 전자선차를 허용할 수 있는 범위에까지 작게 하는 대처가 행해져 왔다. 그러나, 장치 사용 후의 경년 변화나, 사용 환경 등의 영향에 의해, 근소한 전자선의 형상차 등이 생기고, 허용할 수 있는 범위 이상의 전자선차가 생겨 버릴 경우가 있다.

본 실시예에 있어서는, 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)의 전자선차를 도 11에 있어서의 화상 처리부(148)에 있어서의 화상 처리로 저감한다. 즉, 어떤 전자선을 기준 전자선으로 정하고, 전자선차를 저감하려는 전자선에서 취득한 화상을 보정한다.

여기에서, 상기 실시예 1에 있어서는 도 2 또는 도 5의 플로우 차트를 이용하여, 장치 A를 기준 장치로 하여, 장치 B를 장치 A에 맞추기 때문에, 보정 계수를 산출하는 예를 나타냈다. 본 실시예에 있어서는, 이들 플로우 차트에 있어서의 「장치 A 또는 B에서 취득한 화상」을 「전자선(1105a∼1105e) 중 어느 것이 취득한 화상」으로 치환하여 생각함으로써, 전자선차를 저감하는 것이 가능하다. 그 이외에 관해서는, 실시예 1에서 설명한 내용과 모두 동일하기 때문에, 여기에서는 설명을 할애한다.

즉, 전자선(1105a)을 기준 전자선으로 하고, 전자선(1105b)에서 취득한 화상의 기준 전자선에 대한 전자선차를 저감할 경우, 장치 A에서 취득한 화상으로서 전자선(1105a)에서 취득한 화상을 적용하고, 장치 B에서 취득한 화상으로서 전자선(1105b)에서 취득한 화상을 적용함으로써, 전자선차를 저감하기 위한 보정 계수를 산출할 수 있다(도 3의 306). 전자선(1105c)∼전자선 관찰 장치 내의 모든 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)의 전자선차를 저감할 수 있다.

또한, 실시예 1과 마찬가지로, 본 실시예에 있어서도 동일한 전자선(예를 들면 1105a)에서 취득한 화상끼리에서의 차의 저감을 행하는 것은 물론 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면 전자선(1105a)이 시간 변화에 따라 변화된 것으로 취급할 경우 등에 대응 가능하다.

또한, 해당하는 전자선 관찰 장치 이외의 전자 장치로 촬상한 화상을 기준 전자선이라고 정의하고, 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)의 전부에 관해서 기준이 되는 전자선에 대한 보정 계수를 구하고, 모든 화상을 보정할 경우에도 발명의 효과를 잃지 않는다.

또한, 반복이 되지만, 본 실시예에 있어서는, 화상 처리부(148)에 의한 화상의 보정은, 멀티 빔으로 된 전자선(1105a∼1105e)에 의해 촬상된 각각의 화상으로부터 보정 계수를 산출하고, 산출된 보정 계수에 의거하여 행해진다.

화상 보정 처리 방법에 관해서는, 실시예 1과 마찬가지로, 예를 들면 도 3에 나타내는 설명도에 따르면 된다.

다음으로, 멀티 빔의 전자선차를 저감하기 위해, 보정 계수를 취득하는 절차에 관해서, 도 12 및 13을 사용하여 설명한다. 도 12는 전자선차 저감용 보정 계수를 취득하기 위한 플로우 차트이다. 오퍼레이터는, 화상 표시 장치를 구비한 입출력부(113)를 통해 전자선차 저감용 보정 계수 취득을 개시한다(도 12 중 스텝 S1201). 화상 표시 장치에는 도 13에 나타내는 멀티 빔 전자선차 저감 화면이 나타난다. 이하, 특별히 언급하지 않을 경우에는 도 13을 참조한다. 오퍼레이터가 조건 선택부(1301)의 풀 다운 메뉴로부터 전자선차를 저감하는 광학 조건을 선택하면, 기억 장치(111)에 미리 보존되어 있던 가속 전압, 개방각, 빔 전류나 빔간 거리 등의 조건이 화상 표시 장치에 반영된다. 또한, 이들 광학 조건은 어디까지나 일례에 지나지 않으며, 이들이 광학 조건에 반드시 포함된다고는 할 수 없고, 이 이외의 광학 조건이 설정되어도 상관없다. 오퍼레이터는 조건 호출 버튼(1302)을 눌러서, 광학 조건을 결정한다(스텝 S1202). 본 실시예에 있어서는 광학 조건을 풀 다운에서 선택하는 예에 대해서 나타냈지만, 직접 입력하도록 해도 된다. 또한, 광학 조건은, 렌즈의 포커스 조건이나, 전자빔의 빔 전류, 개방각, 가속 전압, 및 광축 조정의 결과 등을 정리한 것이며, 사전에 조정, 설정된 결과가 기억 장치(111)에 보존되어 있다. 조건이 선택되면, 시스템 제어부(110)로부터 제어 장치(109)를 통해 장치에 제어 신호가 보내져, 원하는 광학 조건이 설정된다.

조건 설정이 완료되면, 오퍼레이터는 전자선차 저감을 위한 준비로서, 기준 전자선 선택부(1303)에서 기준이 되는 전자선을 선택하여 기준 전자선 설정 버튼을 누른다(도 12 중 스텝 S1203). 본 실시예에 있어서는, 기준이 되는 전자선으로서 전자선(1105a)을 선택했을 경우를 나타냈다. 이미 설명한 바와 같이, 기준이 되는 전자선으로서는, 해당하는 전자선 관찰 장치 내 중 어느 것의 전자선을 선택해도 되고, 해당 이외의 전자선 관찰 장치의 전자선을 선택해도 되고, 과거에 촬상한 화상을 취득했을 때에 사용한 전자선을 선택해도 된다. SEM 화상 표시부(1304)에는 수시 갱신된 SEM 화상이 표시되고, 또한, 갱신 버튼(1305)을 누를 때마다 새롭게 화상이 촬상되어 갱신된다. 본 실시예에 있어서는, 이 SEM 화상으로서, 기준 전자선을 이용하여 촬상된 SEM 화상, 오퍼레이터가 표시 전자선 선택부(1306)를 통해서 선택한 전자선을 이용하여 촬상된 SEM 화상, 및 본 발명의 방법에 의해 전자선차가 저감된 SEM 화상의 3종류가 표시되는 예를 나타냈다. 전자선차가 저감된 SEM 화상에 관해서는 후술한다. 또한, 표시 전자선 선택부(1306)에서 선택되지 않았던 전자선에 대해서도 SEM 화상은 취득되고 있으며, 화면의 구성에 따라서는, 모든 전자선에 의해 촬상된 SEM 화상을 표시하는 예도 생각할 수 있다.

다음으로 오퍼레이터는, 보정 계수 산출 버튼(1307)을 누르면, 보정 계수산출이 행해진다(스텝 S1204). 본 스텝에 있어서는, 이미 설명한 바와 같이, 기억 장치(111) 내에 보존되어 있는 도 2 혹은 도 5의 플로우 차트에 따라 연산부(112), 화상 처리부(148)를 통해서 각종 연산 처리가 실시됨으로써 멀티 빔인 각 전자선에 관한 보정 계수가 각각 산출되고, 기억 장치(111)에 일시적으로 보존된다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 전체 전자선이 동시에 SEM 화상을 취득하고, 보정 계수도 병렬적으로 산출되는 예를 나타내지만, 연산부(112)의 스펙이나, 혹은, 기준 시료(108)의 스펙에 따라서는, 각 빔의 보정 계수를 별도로 취득해도 된다. 또한, 이 플로우에 있어서는 시료에 관해서 특별히 기술하고 있지 않지만, 전용 시료를 장치 내에 상비하고, 도 13의 멀티 빔 전자선차 저감 화면을 호출함으로써 자동적으로 스테이지가 해당하는 시료 위치로 이동하도록 해도 된다.

보정 계수의 산출이 끝나면, 전자선차 표시부(1308)에, 상술한 보정 계수를 바탕으로 도 3에 의거하는 방법으로 화상 처리를 실시한 후의 전자선차를 저감한 후의 전자선차가 표시된다. 본 실시예에 있어서는, 이 전자선차를 나타내는 지표로서 분해능 및 측장값을 적용하고, 각각의 값이 기준이 되는 전자선의 SEM 화상의 값에 대하여 몇 배인지를 표시하는 예로 했다. 상술한 지표는 전자선차를 나타내는 것이면 뭐든지 좋고, 분해능, 측장값 이외의 것이어도 본 발명의 효과는 없어지지 않는다. 또한, 기준에 대한 비율로 표시하는 예를 나타냈지만, 절대값의 비교 등, 다른 형태를 취할 경우에도 본 발명의 효과는 없어지지 않는다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 이 시점에서 SEM 화상 표시부(1304)는 갱신된다. 전자선차가 저감된 SEM 화상에 관해서는 상술한 보정 계수를 바탕으로 도 3에 의거하는 방법으로 화상 처리를 실시한 것이 표시된다. 또한, 본 실시예에 있어서는 명기하고 있지 않지만, 전회 취득된 보정 계수가 전자선차 저감용 보정 계수의 테이블로서 기억 장치(111)에 보존되고 있으며, 기준 전자선 선택 스텝에 있어서 이것이 호출되어, 전자선차 표시부(1308)의 값이 갱신되는 구성으로 해도 된다.

이상의 플로우에 의해 전자선차의 저감을 확인한 후에 오퍼레이터가 완료 버튼(1309)을 누르면, 전자선차 저감용 보정 계수의 테이블이 갱신되어, 멀티 빔의 전자선차 저감을 완료한다(S1205).

이상과 같이 하여 미리 멀티 빔의 전자선차 저감용 보정 계수의 테이블을 작성해 둠으로써, 시료의 관찰이나 그것에 의거하는 계측, 검사를 행할 때에는 도 3의 방법으로 화상 처리를 행하는 것이 가능해지고, 리얼 타임, 혹은, 사후 처리에 의해 전자선차가 저감된 화상을 취득하는 것이 가능해졌다.

이상으로부터, 멀티 빔 장치 또는 멀티 칼럼 장치에 있어서의 전자선차를 저감할 수 있게 되었다.

<정리>

본 발명의 효과는 장치간의 기차 저감이나, 빔 형상의 변환에 한정되지 않고, 촬상 화상을 바탕으로 하여, 화상을 주파수 공간에서 보정할 때에 널리 유효한 발명이다.

또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 기재한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 어떤 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한, 어떤 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가, 삭제, 또는 치환 중 어느 것이나, 단독으로, 또는 조합해도 적용 가능하다.

또한, 상기의 각 구성, 기능, 처리부, 및 처리 수단 등은, 그들의 일부 또는 전부를, 예를 들면 집적 회로로 설계하는 등에 의해 하드웨어로 실현해도 된다. 또한, 상기의 각 구성, 및 기능 등은, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고, 실행함으로써 소프트웨어로 실현해도 된다. 각 기능을 실현하는 프로그램, 테이블, 파일 등의 정보는, 메모리나, 하드디스크, SSD(Solid State Drive) 등의 기록 장치, 또는, IC 카드, SD 카드, DVD 등의 기록 매체에 둘 수 있다.

또한, 제어선이나 정보선은 설명상 필요하다고 생각되는 것을 나타내고 있으며, 제품상 반드시 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 실제로는 거의 모든 구성이 상호 접속되어 있다고 생각해도 된다.

Claims (16)

1. 하전 입자 빔을 사용한 멀티 빔 장치 또는 멀티 칼럼 장치에 의해 얻어진 화상 신호 정보를 처리하는 화상 신호 정보 처리 방법으로서,
   당해 방법은,
   복수의 빔을 제1 타이밍에서 조사해서 얻어진 적어도 하나 이상의 제1 화상 신호 정보와, 상기 복수의 빔을 제2 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제2 화상 신호 정보의 주파수 해석을 행하고,
   상기 주파수 해석에 기초하여, 상기 제1 및 제2 타이밍에서 조사한 복수의 빔간의 차(差)를 산출하고,
   상기 산출한 복수의 빔간의 차에 기초하여, 상기 제1 화상 신호 정보, 상기 제2 화상 신호 정보, 상기 복수의 빔을 제3 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제3 화상 신호 정보 중 적어도 하나의 화상 신호 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 빔간의 차는 빔의 가속 전압, 개방 각도, 빔 전류, 빔간 거리, 위치, 각도 중 어느 하나의 차인 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 빔간의 상기 차는 상기 주파수 해석에 기초하여 산출된 보정 계수인 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
4. 제1항에 있어서,
   하나 이상의 화상 신호 정보를 보정함으로써 시료의 화상을 얻는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 주파수 해석은 필터를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 주파수 해석은 공간 주파수 해석을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
7. 제6항에 있어서,
   공간 주파수 특성에 기초하여 상기 복수의 빔간의 차를 산출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 하나 또는 복수의 제1 및 제2 화상 신호 정보간의 공간 주파수 특성의 비(比)에 기초하여 상기 복수의 빔간의 차를 산출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 공간 주파수 특성은 평활화 처리 또는 평균화 처리된 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 화상 신호 정보는 복수의 빔을 주사하는 전자선 관찰 장치에 의해 취득되는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 타이밍에서는, 제1 광학 조건 또는 제1 촬상 조건으로 상기 복수의 빔을 조사하고,
    상기 제2 타이밍에서는, 제2 광학 조건 또는 제2 촬상 조건으로 상기 복수의 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화상 신호 정보와 상기 제2 화상 신호 정보는 총 도스량이 소정의 기준을 충족시키는 화상 신호 정보인 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 해석은 상기 복수의 빔을 제1 타이밍에서 조사한 복수의 제1 화상 신호 정보군과, 상기 복수의 빔을 제2 타이밍에서 조사한 복수의 제2 화상 신호 정보군을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보 처리 방법.
14. 멀티 빔 또는 멀티 칼럼에 의한 복수의 빔을 제어하는 제어부를 갖는 전자선 관찰 장치로서,
    상기 제어부는,
    복수의 빔을 제1 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제1 화상 신호 정보와, 복수의 빔을 제2 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제2 화상 신호 정보의 주파수 해석을 행하고,
    상기 주파수 해석에 기초하여, 상기 제1 및 제2 타이밍에서 조사한 복수의 빔간의 차를 산출하고,
    상기 산출된 차에 기초하여, 상기 제1 화상 신호 정보, 상기 제2 화상 신호 정보, 상기 복수의 빔을 제3 타이밍에서 조사하여 얻어진 적어도 하나 이상의 제3 화상 신호 정보 중 어느 하나 이상의 화상 신호 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자선 관찰 장치.
15. 하전 입자 빔을 사용한 장치에 의해 얻어진 화상 신호 정보를 처리하는 화상 신호 정보 처리 방법으로서,
    당해 방법은,
    빔을 제1 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제1 화상 신호 정보와, 상기 빔을 제2 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제2 화상 신호 정보의 주파수 해석을 행하고,
    상기 주파수 해석에 기초하여, 상기 제1 및 제2 타이밍에서 조사한 빔간의 차를 산출하고,
    상기 산출한 차분에 기초하여, 제1 화상 신호 정보, 제2 화상 신호 정보, 및 빔을 제3 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제3 화상 신호 정보 중 하나 이상의 화상 신호 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 정보의 처리 방법.
16. 전자 빔을 제어하는 제어부를 갖는 전자선 관찰 장치로서,
    상기 제어부는,
    전자 빔을 제1 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제1 화상 신호 정보와, 전자 빔을 제2 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제2 화상 신호 정보의 주파수 해석을 행하고,
    상기 주파수 해석에 기초하여, 상기 제1 및 제2 타이밍에서 조사한 전자 빔간의 차를 산출하고,
    상기 산출된 차에 기초하여, 제1 화상 신호 정보, 제2 화상 신호 정보, 전자 빔을 제3 타이밍에서 조사한 적어도 하나 이상의 제3 화상 신호 정보 중 하나 이상의 화상 신호 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자선 관찰 장치.

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