KR20220139364A - 하전 입자선 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장치의 최적의 파라미터를 단시간에 효율적으로 구할 수 있는 하전 입자선 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 하전 입자선 장치는, 전자선(2)을 시료(10)에 조사하는 전자총(1)과, 전자선(2)에 의해 시료(10)로부터 발생한 신호(12)로부터 시료(10)의 화상을 얻는 화상 처리부(901)와, 광학 조건인 제1 파라미터와, 장치 성능에 관한 값인 제2 파라미터와, 장치 구성에 대한 정보인 제3 파라미터에 대하여, 서로의 대응을 유지하여, 복수의 해석값과 측정값을 저장하는 데이터베이스(604)와, 제2 파라미터의 목표값을 충족시키는 제1 파라미터를, 데이터베이스(604) 중에서 탐색하여 구하는 학습기(605)를 구비한다.

Description

하전 입자선 장치
본 발명은 시료에 하전 입자선을 조사하고, 시료로부터 발생하는 2차 전자를 포함하는 신호를 검출하여 화상을 얻는 하전 입자선 장치에 관한 것이다.
하전 입자선을 시료에 조사하고, 시료로부터 이차적으로 발생하는 신호(2차 전자)를 검출하여 화상을 얻는 하전 입자선 장치로서, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, 이하, 「SEM」이라고 칭함)이 있다. 특히 SEM을 사용한 반도체 웨이퍼 검사 장치에서는, 면적이 넓은 반도체 웨이퍼의 표면을 관찰하기 위해, 고스루풋을 유지하면서, 고분해능의 SEM 화상을 취득하는 것이 요구되고 있다. 또한, 반도체 웨이퍼의 미세화가 해마다 진행되고 있으며, SEM의 계측 재현성의 향상이나, 장치 간의 계측 오차의 저감 등에 대한 요구가 높아지고 있다. 이하에서는, 장치 간에 동일한 측정 결과가 얻어지도록 장치 간의 계측 오차를 저감시키는 것을 「매칭」이라고 칭한다.
고분해능의 SEM 화상을 얻기 위해서는, 전자선을 웨이퍼에 조사할 때의 장치의 광학 조건을 올바르게 설정할 필요가 있다. 광학 조건이란, 예를 들어, 전자선의 가속 전압, 전자선의 개방각, 전자선의 전류값 및 각 전극의 전압이다. 매칭을 위해서는, 광학 조건뿐만 아니라, SEM 화상으로부터 얻어지는 정보나 전자선의 상태도 장치 간에 동일하게 할 필요가 있다. SEM 화상으로부터 얻어지는 정보란, 예를 들어, 웨이퍼의 라인 프로파일 및 측장값이다. SEM 화상으로부터 얻어지는 정보는, 웨이퍼의 형상이나 장치의 광학 조건과 구성 조건 등에 따라 다르다. 장치의 구성 조건이란, 예를 들어, 렌즈의 형상, 렌즈의 높이 방향의 위치, 렌즈의 가로 방향의 위치, 렌즈의 경사각, 및 렌즈의 편평율이다.
매칭을 행할 때는, 장치의 광학 조건이나 구성 조건을 고려하면서, 장치 간의 계측 오차가 미리 정한 역치 이하가 되도록, 광학 조건을 재조정할 필요가 있다. 광학 조건의 조정 작업에서는, 매칭 대상의 장치 각각에 대하여, 장치의 구조나 각 조정 항목 간의 상호 작용을 작업자가 알아 둘 필요가 있고, 작업자의 지견에 따라 조정 항목의 선정이 다르다. 또한, 복수의 광학 조건을 동시에 취급하기 때문에, 매칭 작업에 오랜 시간이 걸린다. 이 때문에, 매칭 작업을 단시간에 실시할 수 있는 장치가 요구되고 있다.
종래의 하전 입자선 장치의 예는, 특허문헌 1, 2에 기재되어 있다.
특허문헌 1에는, 조건 설정을 고정밀도로 행할 수 있는 하전 입자선 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 하전 입자선 장치는, 궤도 계산에서 취득한 계산상의 광학 조건과, 얻은 SEM 화상에 화상 조정을 행하여 취득한 광학 조건을 비교하여, 일치하면 이 광학 조건을 기억한다.
특허문헌 2에는, 장치 간의 계측 치수차(기차)를 저감시키는 하전 입자선 장치가 개시되어 있고, 기차를 감소시키기 위한 교정에 사용하는 웨이퍼로서, 피라미드 형상(사각뿔)의 다면체 구조물이 다수 배열된 샘플을 사용하는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2006-32202호 공보 일본 특허 공개 제2007-187538호 공보
특허문헌 1에 기재된 하전 입자선 장치에서는, 해석으로 취득한 광학 조건과 측정으로 취득한 광학 조건이 일치할 때까지, 장치의 광학 조건이나 구성 조건 등의 파라미터를 하나하나 변경하여 비교를 행한다. 그러나, 파라미터의 조합수가 방대하기 때문에, 이러한 종래 기술에서는, 일치하는 광학 조건을 탐색하는 데 오랜 시간이 걸린다는 과제가 있다.
본 발명은 장치의 최적의 파라미터를 단시간에 효율적으로 구할 수 있는 하전 입자선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 하전 입자선 장치는, 전자선을 시료에 조사하는 전자총과, 상기 전자선에 의해 상기 시료로부터 발생한 신호로부터 상기 시료의 화상을 얻는 화상 처리부와, 광학 조건인 제1 파라미터와, 장치 성능에 관한 값인 제2 파라미터와, 장치 구성에 대한 정보인 제3 파라미터에 대하여, 서로의 대응을 유지하여, 복수의 해석값과 측정값을 저장하는 데이터베이스와, 상기 제2 파라미터의 목표값을 충족시키는 상기 제1 파라미터를, 상기 데이터베이스 중에서 탐색하여 구하는 학습기를 구비한다.
본 발명에 따르면, 장치의 최적의 파라미터를 단시간에 효율적으로 구할 수 있는 하전 입자선 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 하전 입자선 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2a는 실시예 1에 있어서, 공정 1의 처리를 도시하는 도면이다.
도 2b는 실시예 1에 있어서, 공정 2의 처리를 도시하는 도면이다.
도 3은 실시예 1의 공정 1에 있어서, 데이터베이스에 입력되는 항목과, 데이터베이스로부터 출력되는 항목의 예를 도시하는 도면.
도 4는 실시예 1에 있어서, 데이터베이스의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 실시예 2에 있어서, 시료 상에 조사되는 전자선의 입사각을 동일하게 하는 수순을 도시하는 도면.
도 6은 실시예 2에 있어서, 데이터베이스에 입력되는 항목과, 데이터베이스로부터 출력되는 항목의 예를 도시하는 도면.
도 7은 실시예 2에 있어서, 데이터베이스의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 8은 실시예 3에 있어서, 복수의 하전 입자선 장치의 외부에 데이터베이스가 마련되는 구성의 시스템의 개요를 도시하는 도면.
도 9는 실시예 4에 있어서, 매칭의 기준이 되는 라인 프로파일의 예와, 매칭의 대상으로 하는 라인 프로파일의 예를 도시하는 도면.
본 발명에 따른 하전 입자선 장치는, 장치에 관한 파라미터에 대하여, 해석값과 측정값을 저장하는 데이터베이스를 구비하고, 이 데이터베이스를 이용하여 최적의 파라미터를 구한다. 데이터베이스에는, 가능한 한 많은 조건 하에서의 복수의 항목의 파라미터에 대하여, 가능한 한 넓은 범위의 해석값과 측정값이, 파라미터 간의 서로의 대응이 유지되어 저장되어 있다. 즉, 데이터베이스에는, 임의의 하나의 파라미터의 값과, 이 값이 얻어진 때의 다른 파라미터의 값이 대응지어져 저장되어 있다. 매칭을 행할 때는, 파라미터의 목표값을 충족시키는 광학 조건을 데이터베이스 중에서 탐색함으로써, 장치의 최적의 파라미터를 단시간에 효율적으로 구할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 하전 입자선 장치에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에서는, 하전 입자선 장치의 예로서, 주사형 전자 현미경(SEM)에 대하여 설명한다. 또한, 본 명세서에서 사용하는 도면에 있어서, 동일한 또는 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 이들 구성 요소에 대해서는 반복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 명세서에서는, 하전 입자선 장치에 관한 파라미터를, 광학 조건(제1 파라미터), 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터), 및 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)라는 3종류로 나누어 설명한다. 광학 조건(제1 파라미터)에는, 전자선의 가속 전압과 감속 전압, 전자선의 개방각, 전자선의 전류값, 각 전극의 전압, 렌즈의 전류값이나 전압값, 편향기의 전류값이나 전압값, 조사 전압(전자선의 시료에 대한 입사 전압), 및 프로브 전류가 포함된다. 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이란, 장치 성능을 나타내는 항목의 값이고, 수차량, 라인 프로파일, 빔 직경, 각 배율, 회전각, 편향 감도, 편향량, 검출률, 및 전자선의 입사각이 포함된다. 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)란, 장치의 구성 요소의 물리적인 배치에 대한 정보를 나타내는 항목이고, 렌즈의 형상, 렌즈의 높이 방향의 위치, 렌즈의 가로 방향의 위치, 렌즈의 경사각, 렌즈의 축 어긋남양, 렌즈의 편평율, 시료의 높이 방향의 위치(워킹 디스턴스)가 포함된다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 하전 입자선 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 본 실시예에 따른 하전 입자선 장치는, 전자총(1), 제1 수렴 렌즈(3), 블랭커(6), 패러데이 컵(7), 제2 수렴 렌즈(8), 대물 렌즈(9), 편향기(11), 2차 전자 검출기(13), 제어 전극(14), 및 높이 센서(15)를 구비한다. 본 실시예에 따른 하전 입자선 장치는, 추가로 이하의 구성 요소(701-710)를 구비한다.
전자총(1)은 전자총 제어부(701)에 의해 제어되고, 전자원(101)과 인출 전극(102) 사이에 인가된 인출 전압과, 전자원(101)에 부여된 열에너지에 의해, 하전 입자선인 전자선(2)을 방사한다. 전자선(2)은 가속 전극(103)에 인가된 가속 전압 Vo에 의해 가속되어, 전자총(1)으로부터 시료(10)에 조사된다.
제1 수렴 렌즈(3)는 렌즈 제어부(702)에 의해 제어된다. 전자선(2)은 제1 수렴 렌즈(3)에 의해 수렴되어, 조리개(4)로 좁혀져서 전자 프로브(5)가 된다.
블랭커(6)는 블랭커 제어부(703)에 의해 제어되고, 필요에 따라 전자 프로브(5)를 편향시킨다.
패러데이 컵(7)은 시료(10)에 조사되는 프로브 전류 Ip를 검출한다. 프로브 전류 Ip는, 전류 측정부(704)에서 측정된다.
제2 수렴 렌즈(8)는 렌즈 제어부(705)에 의해 제어된다. 대물 렌즈(9)는 렌즈 제어부(707)에 의해 제어된다. 전자 프로브(5)는 제2 수렴 렌즈(8)에 의해 추가로 수렴되어, 대물 렌즈(9)에 의해 시료(10) 상에서 초점을 맺는다. 이때, 전자 프로브(5)는 시료(10)에 인가된 감속 전압 Vr에 의해 감속시켜진다. 감속 전압 Vr은, 고압 제어부(709)에 의해 제어된다.
편향기(11)는 편향 제어부(706)에 의해 제어된다. 전자 프로브(5)는 편향기(11)에 의해 시료(10) 상을 주사한다.
2차 전자 검출기(13)는 전자 프로브(5)의 조사에 의해 시료(10)로부터 발생한 신호인 2차 전자(12)를 검출한다. 시료(10)로부터 발생한 신호에는, 반사 전자가 포함된다.
제어 전극(14)은 대물 렌즈(9)의 부근에 배치되고, 전극 제어부(710)에 의해 제어되어, 인가된 제어 전압에 의해 2차 전자(12)의 궤도를 제어한다. 제어 전극(14)은, 필요에 따라, 시료(10)에 인가되는 전압보다도 높은 전압이 인가되어, 2차 전자 검출기(13)에서 검출되는 2차 전자(12)의 양을 증가시키거나, 시료(10)에 인가되는 전압보다도 낮은 전압이 인가되어, 2차 전자(12)를 시료(10)로 돌려보내거나 하여, 시료(10)의 대전량을 제어한다.
높이 센서(15)는 높이 센서 제어부(708)에 의해 제어되고, 시료(10)의 높이 방향의 위치(워킹 디스턴스)를 측정한다.
본 실시예에 따른 하전 입자선 장치는 추가로 중앙 제어부(801), 수동 조작부(900), 조작 화면부(903), 결과 표시부(902), 및 화상 처리부(901)를 구비한다.
중앙 제어부(801)는 구성 요소(701-710)와 구성 요소(900-903)에 접속되어 있고, 하전 입자선 장치를 제어한다.
수동 조작부(900)는 작업자가 중앙 제어부(801)를 통해 하전 입자선 장치를 조작하기 위한 입력부이다.
조작 화면부(903)는 작업자가 하전 입자선 장치를 조작하기 위해 필요한 정보를 표시한다. 예를 들어, 조작 화면부(903)는 광학 조건의 리스트를 표시한다.
결과 표시부(902)는 광학 조건이나 라인 프로파일 등의, 본 실시예에 따른 하전 입자선 장치가 구한 정보를 표시한다.
화상 처리부(901)는 전자선(2)의 조사에 의해 시료(10)로부터 발생한 신호로부터, 시료(10)의 화상을 얻는다. 또한, 화상 처리부(901)는 하전 입자선 장치가 취득한 화상에 화상 처리를 행하여, 전자선(2)의 시료(10)에 대한 입사각을 산출하거나, 라인 프로파일 등의 시료(10)의 정보를 취득하거나 한다.
본 실시예에 따른 하전 입자선 장치는 추가로 자기 진단 시스템(501)을 구비한다. 자기 진단 시스템(501)은 입력부(601), 데이터베이스(604), 학습기(605), 출력부(606), 및 기억부(607)를 구비한다.
입력부(601)는 학습기(605)가 필요한 정보를 입력한다. 예를 들어, 입력부(601)는 광학 조건(제1 파라미터)에 관한 값과, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)과, 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)와, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 목표값(바람직한 값)을 입력한다.
데이터베이스(604)는 광학 조건(제1 파라미터), 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터), 및 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)에 대하여, 학습기(605)의 해석 결과인 추정값(해석값)과, 하전 입자선 장치의 계측 결과(측정값)를 저장한다. 데이터베이스(604)는 이들 파라미터의 복수의 항목 각각에 대하여, 복수의 값을 저장한다. 이들 파라미터의 복수의 값은, 서로의 대응이 유지되어 저장된다.
학습기(605)는 데이터베이스(604)에 저장된 데이터를 사용하여 해석을 행하여, 최적의 광학 조건의 값을 탐색하거나, 장치의 특징(장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터))을 추정하거나 한다. 학습기(605)는 미리 상정되는 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)와 다양한 광학 조건(제1 파라미터)을 사용하여 해석을 행하여, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)을 구할 수 있다.
출력부(606)는 학습기(605)가 탐색한 광학 조건(제1 파라미터)과 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 중앙 제어부(801)와 결과 표시부(902)에 출력한다.
기억부(607)는, 주로, 학습기(605)가 추정하거나 탐색하거나 하여 구한 광학 조건(제1 파라미터)이나 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터) 등의 정보를 기억한다.
데이터베이스(604)와 학습기(605)는 장치의 내부에 마련된 컴퓨터 장치로 구성해도 되고, 장치의 외부에 마련되어 케이블이나 네트워크로 장치에 접속된 컴퓨터 장치로 구성해도 된다. 또한, 데이터베이스(604)와 학습기(605)를 클라우드 상에 마련해도 된다.
작업자가, 조작 화면부(903)에 표시된 광학 조건의 리스트 중에서 검사에 사용하는 광학 조건을 선택하고, 그것들의 값을 수동 조작부(900)를 조작하여 중앙 제어부(801)에 입력함으로써, 하전 입자선 장치의 제어값이 정해진다. 하전 입자선 장치의 제어값이란, 대물 렌즈(9) 등의 장치의 구성 요소를 제어하기 위한 파라미터 값으로, 예를 들어, 가속 전압 Vo, 감속 전압 Vr, 프로브 전류 Ip 등의 광학 조건을 포함한다. 제어값이 정해지면, 하전 입자선 장치는, 시료(10)를 촬상하여 시료(10)의 화상을 얻을 수 있다. 조작 화면부(903)는 데이터베이스(604)에 저장된 광학 조건 등의 제어값을 표시한다.
이상과 같은 하전 입자선 장치에서는, 웨이퍼의 종류나 패턴 형성 공정에 맞추어 최적의 광학 조건을 작업자가 선택하기 때문에, 많은 광학 조건을 데이터베이스(604)에 미리 기억시켜 둘 필요가 있다. 그러나, 매칭을 포함시킨 최적의 광학 조건을 구하기 위해서는, 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)와 장치의 제어값을 비롯하여, 장치 구성과 제어값의 변화가 장치에 미치는 영향도 고려하여 검토할 필요가 있고, 이들의 검토에는 파라미터의 조합수가 방대하기 때문에, 오랜 시간이 걸린다.
이 때문에, 본 실시예에 따른 하전 입자선 장치는, 장치의 특징을 고려하여, 매칭을 포함시킨 최적의 광학 조건을 구하기 위해, 자기 진단 시스템(501)을 구비한다. 본 실시예에 따른 하전 입자선 장치는, 데이터베이스(604)와, 학습기(605)와, 하전 입자선 장치가 측정한 결과를 사용함으로써, 매칭을 포함시킨 최적의 광학 조건을 탐색할 수 있다.
다음으로, 본 실시예에 따른 하전 입자선 장치에 있어서, 장치의 특징을 고려한 최적의 광학 조건을 구하는 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따른 하전 입자선 장치는, 이하의 2개의 공정을 실시함으로써, 장치의 특징을 고려한 최적의 광학 조건을 탐색한다.
공정 1은 제조 시와 조립 시에 발생하는 각 장치의 특징(장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터))의 추정이다. 하전 입자선 장치는, 제조 시와 조립 시에 장치 간에 구성에 차이가 발생하고 있어, 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)가 장치 간에 다르다. 공정 1에서는, 각 장치의 특징인 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 추정한다.
공정 2는 공정 1에서 추정된 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 기초로, 목표로 하는 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)을 충족시키는 광학 조건(제1 파라미터)을 데이터베이스(604)를 사용하여 탐색한다.
데이터베이스(604)에는, 장치에 관한 가능한 한 많은 조건 하에서의, 광학 조건(제1 파라미터), 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터), 및 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)의 해석 결과와 실험 결과(계측 결과)가 저장되어 있다. 데이터베이스(604)에는, 이들 파라미터의 복수의 항목 각각에 대하여, 가능한 한 넓은 범위의 값의 해석 결과와 실험 결과(측정 결과)가 서로의 대응이 유지되어 저장되어 있다.
먼저, 공정 1에 대하여 설명한다. 공정 1에서는, 복수 항목의, 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 추정한다.
도 2a는 공정 1의 처리를 도시하는 도면이다. 공정 1은 하전 입자선 장치의 구성 부품마다 실시한다. 도 2a는 하전 입자선 장치의 구성 부품의 일례로서, 대물 렌즈(9)에 관한 처리를 주로 도시하고 있다.
S11에서, 하전 입자선 장치는, 장치에 설정되어 있는 조건에서, 렌즈 제어부(707)에서 대물 렌즈(9)에 작용하는 전류값과 전압값(광학 조건(제1 파라미터))을 취득하고, 높이 센서(15)에서 시료(10)의 높이 방향의 위치(워킹 디스턴스)(장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터))를 취득한다.
S12에서, S11에서 취득한, 대물 렌즈(9)에 작용하는 전류값과 전압값과 시료(10)의 높이 방향의 위치가, 데이터베이스(604)에 입력된다. 데이터베이스(604)에는, 상정되는, 각 장치의 성능에 관한 값(제2 파라미터)과 구성에 대한 정보(제3 파라미터)와, 다양한 광학 조건(제1 파라미터) 하에서 행한 해석 결과가, 미리 저장되어 있다.
도 3은 공정 1에 있어서, 데이터베이스(604)에 입력되는 항목과, 데이터베이스(604)로부터 출력되는(탐색되는) 항목의 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 데이터베이스(604)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 데이터베이스(604)에는, 서로 대응하는, 광학 조건(제1 파라미터), 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터), 및 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)의 값이, 서로 대응지어져 저장되어 있다.
도 2a로 되돌아가서 공정 1의 처리 설명을 계속한다.
S13에서, 학습기(605)는 S11에서 취득된 시료(10)의 높이 방향의 위치에 오토 포커스했을 때의 대물 렌즈(9)의 전류값과 전압값(광학 조건(제1 파라미터))이 S11에서 취득된 전류값과 전압값과 동등할 때의, 대물 렌즈(9)의 높이 방향의 위치(장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터))를 데이터베이스(604) 중에서 탐색하여 구한다. 즉, 학습기(605)는 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)인 대물 렌즈(9)의 높이 방향의 위치를, 광학 조건(제1 파라미터)을 사용하여, 데이터베이스(604) 중에서 탐색함으로써 추정한다.
S14에서, 렌즈 제어부(707)는 대물 렌즈(9)에 작용하는 전류값과 전압값(광학 조건(제1 파라미터))을 임의로 변경한다.
S15에서, 장치는, 대물 렌즈(9)의 전류값과 전압값이 변경된 후에, 수차량, 빔 직경, 각 배율, 회전각, 및 편향 감도 등의 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)을 측정하여 취득한다.
S16에서, S14에서 변경된 대물 렌즈(9)의 전류값과 전압값(광학 조건(제1 파라미터))과, S15에서 측정된 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 데이터베이스(604)에 입력된다.
S17에서, 학습기(605)는 S16에서 입력된 광학 조건(제1 파라미터)에 대응하는 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 데이터베이스(604) 중에서 탐색하여 구한다. S17에서는, 학습기(605)는 대물 렌즈(9)의 경사각, 축 어긋남양, 편평율 등의 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 광학 조건(제1 파라미터)을 사용하여, 데이터베이스(604) 중에서 탐색함으로써 추정한다.
S18에서, 학습기(605)는 대물 렌즈(9)에 대하여, 추정한 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 기억부(607)에 기억시킨다.
학습기(605)는 제1 수렴 렌즈(3), 제2 수렴 렌즈(8), 및 편향기(11) 등의 하전 입자선 장치의 구성 부품에 대해서도, 대물 렌즈(9)에 관한 수순과 마찬가지의 수순으로, 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 추정하여, 기억부(607)에 기억시킨다. 즉, 대물 렌즈(9) 이외의 구성 부품에 대해서도, 작용하는 제어값(예를 들어, 전류값과 전압값 등의 광학 조건(제1 파라미터))이 변경되고, 변경된 제어값과 측정된 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 데이터베이스(604)에 입력된다. 학습기(605)는 하전 입자선 장치의 각 구성 부품에 대하여, 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 추정하고, 추정한 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 기억부(607)에 기억시킨다.
다음으로, 공정 2에 대하여 설명한다. 공정 2에서는, 공정 1에서 추정되어, 기억부(607)에 기억된 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 사용하여, 복수 항목의 최적의 광학 조건(제1 파라미터)을 탐색한다.
도 2b는 공정 2의 처리를 도시하는 도면이다.
S21에서, 입력부(601)는 기억부(607)에 기억되어 있는, 복수 항목의, 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)를 취득한다. 또한, 입력부(601)는 작업자가 수동 조작부(900)를 조작하여 입력한, 복수 항목의, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 목표값(바람직한 값)을 취득한다. 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 목표값에는, 매칭의 기준이 되는 장치에서의 값을 사용해도 된다.
S22에서, 입력부(601)는 S21에서 취득한, 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)와, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 목표값을, 데이터베이스(604)에 입력한다.
S23에서, 학습기(605)는 입력부(601)가 S21에서 취득한 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 목표값을 충족시키는, 복수 항목의 광학 조건(제1 파라미터)을 데이터베이스(604) 중에서 탐색하여 구한다. 학습기(605)는 입력부(601)가 S21에서 취득한 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)의 조건 하에서, 입력부(601)가 취득한 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 목표값을 부여하는 광학 조건(제1 파라미터), 또는 이 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 목표값에 가장 가까운 값을 부여하는 광학 조건(제1 파라미터)을 데이터베이스(604) 중에서 탐색한다.
S24에서, 출력부(606)는 S23에서 학습기(605)가 데이터베이스(604)를 사용하여 탐색한 광학 조건(제1 파라미터)을 결과 표시부(902)에 출력한다.
S25에서, 장치는, S23에서 탐색된 광학 조건(제1 파라미터)을 장치의 광학 조건으로서 설정하여, 수차량, 편향량, 및 검출률 등의 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)을 측정한다.
S26에서, 학습기(605)는 측정한 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 목표값을 충족시키는지 여부를 판정한다. 측정한 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 목표값을 충족시키는 경우에는 S27로 진행하고, 목표값을 충족시키지 않는 경우에는 S28로 진행한다.
S27에서, 학습기(605)는 측정한 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 목표값을 충족시키므로, S23에서 탐색된 광학 조건(제1 파라미터)을 새로운 광학 조건으로서 기억부(607)에 기억시킨다.
S28에서, 학습기(605)는 측정한 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 목표값을 충족시키지 않으므로, 이 측정한 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)과, 이 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 얻어진 때의 광학 조건(제1 파라미터)을 서로 대응지어 데이터베이스(604)에 저장한다. 그리고, S23로 되돌아가서, 학습기(605)는 다시, 입력부(601)가 S21에서 취득한 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 목표값을 충족시키는 광학 조건(제1 파라미터)을 데이터베이스(604) 중에서 탐색하여 구한다. 학습기(605)는 측정한 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 목표값을 충족할 때까지, 탐색을 반복하여 행한다.
S28에서, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)과 광학 조건(제1 파라미터)을 데이터베이스(604)에 저장함으로써, 학습기(605)가 데이터베이스(604)를 사용하여 광학 조건(제1 파라미터)을 탐색하는 정밀도를 향상시킬 수 있고, 학습기(605)를 학습시킬 수 있다. S28은, 반드시 실행하지는 않아도 되지만, 학습기(605)가 고정밀도로 탐색할 수 있도록 실행하는 것이 바람직하다.
종래의 하전 입자선 장치에서는, 복수 항목의 파라미터(장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)나 광학 조건(제1 파라미터))을 하나씩 바꾸어, 복수 항목의 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 목표값을 충족시키는 광학 조건(제1 파라미터)을 탐색한다.
본 실시예에 따른 하전 입자선 장치에서는, 데이터베이스(604)에 저장되어 있는 복수 항목의 파라미터(장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)나 광학 조건(제1 파라미터))을 동시에 탐색하므로, 장치의 특징을 고려한 최적의 광학 조건(제1 파라미터)을 단시간에 효율적으로 구할 수 있다.
실시예 2
장치의 매칭에서는, 동일 장치에서, 상이한 광학 조건 하에서의 계측 오차를 저감시키는 경우도 있다. 이를 위해서는, 상이한 광학 조건 하에서도, 전자선(2)의 상태가 동일하며, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 동일하도록 할 필요가 있다. 실시예 2에서는, 이 일례로서, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터) 중, 시료(10) 상에 조사되는 전자선(2)의 입사각을 동일하게 하는 수순을 설명한다. 전자선(2)의 입사각을 동일하게 하는 데에는, 실시예 1에서 설명한 수순과, 이하에 설명하는 수순을 사용한다.
본 실시예에 따른 하전 입자선 장치의 기본 구성은, 도 1에 도시한 실시예 1에 따른 하전 입자선 장치의 구성과 동일하다. 편향 제어부(706)는 편향기(11)를 제어하여, 시료(10)에 조사되는 전자선(2)의 입사각을 제어한다.
도 5는 시료(10) 상에 조사되는 전자선(2)의 입사각을 동일하게 하는 수순을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 실시예에 있어서, 데이터베이스(604)에 입력되는 항목과, 데이터베이스(604)로부터 출력되는(탐색되는) 항목의 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 실시예에 있어서, 데이터베이스(604)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 데이터베이스(604)에는, 서로 대응하는, 광학 조건(제1 파라미터), 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터), 및 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)의 값이, 서로 대응지어져 저장되어 있다.
S51에서, 작업자는, 조작 화면부(903)에 표시된 광학 조건의 리스트 중에서, 매칭의 기준이 되는 광학 조건(이하, 「기준 광학 조건」이라고 칭함)을 선택한다.
S52에서, 하전 입자선 장치는, 매칭의 대상으로 하는 하전 입자선 장치(이하, 「매칭 대상기」라고 칭함)에 있어서, 기준 광학 조건에서의 입사각, 수차량, 및 검출률 등의 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)을 계측하여 취득한다. 이때, 시료(10)에는, 임의의 시료를 사용할 수 있지만, 특허문헌 2에 기재되어 있는 것 같은 피라미드 형상의 다면체 구조물이 다수 배열된 웨이퍼를 사용해도 된다.
S53에서, 작업자는, 조작 화면부(903)에 표시된 광학 조건의 리스트 중에서, 매칭의 대상으로 하는 광학 조건(제1 파라미터)을 선택한다.
S54에서, S52에서 계측한, 기준 광학 조건에서의 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 데이터베이스(604)에 입력된다. 또한, 실시예 1에 기재한 공정 1, 2와 동일한 방법으로 구한, 매칭 대상기의 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)와 매칭의 대상으로 하는 광학 조건(S53에서 선택한 광학 조건)의 값이, 데이터베이스(604)에 입력된다.
S55에서, 학습기(605)는 S54에서 데이터베이스(604)에 입력된 값을 부여하는 조사 전압과 편향기(11)의 전압값과 전류값(광학 조건)을 데이터베이스(604) 중에서 탐색한다.
S56에서, 하전 입자선 장치는, S55에서 탐색된 조사 전압, 전압값, 및 전류값을 광학 조건으로서 설정하고, 이 광학 조건에서의 입사각, 수차량, 및 검출률 등의 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)을 계측한다.
S57에서, S56에서 계측된 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)을 S52에서 계측된 기준 광학 조건에서의 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)과 비교한다. S56에서 계측된 값이 기준 광학 조건에서의 값과 일치하는 경우에는, S58로 진행하고, 일치하지 않는 경우에는 S59로 진행한다.
S58에서, 학습기(605)는 S56에서 계측된 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 기준 광학 조건에서의 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)과 일치하므로, S56에서 계측된 장치 성능에 관한 값을, 매칭의 대상으로 하는 광학 조건에서의 장치 성능에 관한 값으로서 기억부(607)에 기억시킨다.
S59에서, 학습기(605)는 S56에서 계측된 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)이 기준 광학 조건에서의 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)과 일치하지 않으므로, S56에서 계측된 장치 성능에 관한 값을 데이터베이스(604)에 저장한다. 그리고, S55로 되돌아가서, 학습기(605)는 다시 탐색을 행한다. 학습기(605)는 S56에서 계측된 값이 기준 광학 조건에서의 값과 일치할 때까지, 탐색을 반복하여 행한다.
이상의 실시예에서는, 상이한 광학 조건 하에서도 전자선(2)의 입사각을 동일하게 하는 수순을 설명하였다. 본 발명에서는, 상이한 광학 조건 하에서도 전자선(2)의 상태를 동일하게 하기 위해, 이상의 설명과 마찬가지의 수순으로, 다른 파라미터를 탐색하여 구할 수 있다.
실시예 3
본 실시예에서는, 데이터베이스(604)를 복수의 하전 입자선 장치에서 사용하는 구성에 대하여 설명한다. 복수의 하전 입자선 장치의 외부에 데이터베이스(604)가 마련되면, 각 장치에서 데이터베이스(604)를 공유하여 사용할 수 있어, 장치 간의 매칭을 용이하게 행할 수 있다.
도 8은 복수의 하전 입자선 장치의 외부에 데이터베이스(604)가 마련되는 구성의 시스템의 개요를 도시하는 도면이다. 본 실시예에 따른 하전 입자선 장치의 기본 구성은, 데이터베이스(604)를 제외하고, 도 1에 도시한 실시예 1에 따른 하전 입자선 장치의 구성과 동일하다.
도 8에는, 하전 입자선 장치로서, 2대의 장치 A(A1과 A2)와 1대의 장치 B를 도시하고 있다. 장치 A와 장치 B는, 서로 형이 다른 하전 입자선 장치이다.
데이터베이스(604)는 표준 데이터베이스(DB)(604A)와 복수의 장치별 데이터베이스(DB)(604B)의 2종류를 구비한다. 표준 데이터베이스(604A)는 모든 장치 A1, 장치 A2, 및 장치 B에 접속되어 있다. 장치별 데이터베이스(604B)는 하전 입자선 장치의 수만큼 마련되어, 장치 A1, 장치 A2, 및 장치 B의 각각에 하나씩 접속되어 있다.
장치 A1은, 표준 데이터베이스(604A)와, 장치 A1에 접속되어 있는 장치별 데이터베이스(604B)에 대하여, 액세스할 수 있다. 장치 A2는, 표준 데이터베이스(604A)와, 장치 A2에 접속되어 있는 장치별 데이터베이스(604B)에 대하여, 액세스할 수 있다. 장치 B는, 표준 데이터베이스(604A)와, 장치 B에 접속되어 있는 장치별 데이터베이스(604B)에 대하여, 액세스할 수 있다.
표준 데이터베이스(604A)는 각각의 하전 입자선 장치의 학습기(605)가 각각의 하전 입자선 장치에 대하여 행한 해석 결과를 저장한다. 예를 들어, 표준 데이터베이스(604A)에는, 장치 A1, 장치 A2, 및 장치 B 각각에 대하여, 각각의 학습기(605)가 다양한 광학 조건(제1 파라미터) 하에서 행한, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)의 해석 결과가, 광학 조건과 함께 저장되어 있다.
장치별 데이터베이스(604B)는 접속되어 있는 하전 입자선 장치에서의 계측 결과를 저장한다. 예를 들어, 장치 A1에 접속되어 있는 장치별 데이터베이스(604B)에는, 장치 A1에 대한, 광학 조건(제1 파라미터)과 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)과 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)의 계측 결과가 저장되어 있다.
복수의 장치 간의 매칭을 행할 때는, 매칭 대상의 하전 입자선 장치는, 표준 데이터베이스(604A)와 자신이 접속되어 있는 장치별 데이터베이스(604B) 사이에서 데이터를 주고받아, 필요한 정보(예를 들어, 광학 조건, 장치 성능에 관한 값, 장치 구성에 대한 정보)를 취득하여, 실시예 1이나 실시예 2에서 설명한 수순에 따라서 매칭을 행한다.
데이터베이스(604)를 본 실시예와 같이 구성하면, 표준 데이터베이스(604A)에 저장된 해석 결과를 복수의 장치에서 공유하여 사용할 수 있다. 이 때문에, 학습기(605)가 보다 많은 데이터를 이용하여 학습할 수 있으므로, 복수의 장치에 대하여 단시간에 효율적으로 매칭을 행할 수 있다.
실시예 4
본 실시예에서는, 장치 성능에 관한 값(제2 파라미터)인 라인 프로파일을 사용한 매칭의 수순에 대하여 설명한다. 장치 간의 매칭을 행하는 방법 중 하나로, 촬상된 시료(10)의 라인 프로파일을 사용하여 매칭을 행하는 방법이 있다. 라인 프로파일은, 시료(10)를 촬상한 화상으로부터 얻어지는 정보이다. 이하에서는, 이 매칭 방법의 수순에 대하여 간단하게 설명한다. 본 실시예에 따른 하전 입자선 장치의 기본 구성은, 도 1에 도시한 실시예 1에 따른 하전 입자선 장치의 구성과 동일하다.
도 9는 매칭의 기준이 되는 라인 프로파일(50)의 예와, 매칭의 대상으로 하는 라인 프로파일(51)의 예를 도시하는 도면이다. 매칭의 기준이 되는 라인 프로파일(50)은 매칭의 기준이 되는 하전 입자선 장치에서 얻어지는, 시료(10)의 라인 프로파일이다. 매칭의 대상으로 하는 라인 프로파일(51)은 매칭의 대상으로 하는 하전 입자선 장치에서 얻어지는, 시료(10)의 라인 프로파일이다.
하전 입자선 장치에서는, 라인 프로파일의 형상의 차이가 기차를 초래하는 요인 중 하나이다. 이 때문에, 매칭의 대상으로 하는 라인 프로파일(51)의 형상이, 매칭의 기준이 되는 라인 프로파일(50)의 형상과 일치하는 광학 조건을 탐색할 필요가 있다.
사전에 해석 또는 실험을 행하여, 전자선(2)의 조사 전압, 가속 전압, 감속 전압, 및 전류값 등의 광학 조건(제1 파라미터)을 변화시켜 시료(10)를 촬상하여, 시료(10)의 라인 프로파일을 취득한다. 데이터베이스(604)는 취득한 라인 프로파일을 저장한다. 또한, 학습기(605)는 광학 조건(제1 파라미터)의 값이 변화했을 때의 라인 프로파일의 변화를 구하고, 이들 변화의 관계도 데이터베이스(604)에 저장한다.
작업자는, 매칭의 기준이 되는 라인 프로파일(50)이 얻어진 광학 조건(제1 파라미터)과, 매칭의 대상으로 하는 라인 프로파일(51)이 얻어진 광학 조건(제1 파라미터)을 수동 조작부(900)를 조작하여 장치에 입력한다. 화상 처리부(901)는 각각의 광학 조건에서의 라인 프로파일을 취득한다.
자기 진단 시스템(501)에서는, 취득된 라인 프로파일과, 매칭의 대상으로 하는 라인 프로파일(51)이 얻어진 때의 광학 조건(제1 파라미터)과 장치 구성에 대한 정보(제3 파라미터)가 데이터베이스(604)에 입력된다. 학습기(605)는 라인 프로파일(51)이 매칭의 기준이 되는 라인 프로파일(50)의 형상과 일치하는 광학 조건(제1 파라미터)을 데이터베이스(604) 중에서 탐색한다. 결과 표시부(902)는 탐색한 광학 조건과, 탐색한 광학 조건에서 얻어진 라인 프로파일과, 라인 프로파일(50)을 표시한다.
작업자는, 결과 표시부(902)가 표시한 광학 조건(제1 파라미터)을 장치에 입력하고, 시료(10)를 다시 촬상한다. 화상 처리부(901)은 이 광학 조건에서의 시료(10)의 라인 프로파일을 취득한다. 결과 표시부(902)은 이 라인 프로파일과 라인 프로파일(50)을 표시한다. 작업자는, 결과 표시부(902)가 표시한, 이 라인 프로파일과 라인 프로파일(50)을 비교한다.
이들 라인 프로파일이 서로 일치하는 경우에는, 학습기(605)는 결과 표시부(902)가 표시한 광학 조건(제1 파라미터)을 새로운 광학 조건으로서 기억부(607)에 기억시킨다.
이들 라인 프로파일이 서로 일치하지 않는 경우에는, 결과 표시부(902)가 표시한 광학 조건에서의 라인 프로파일을 데이터베이스(604)에 저장한다. 학습기(605)는 라인 프로파일(51)이 매칭의 기준이 되는 라인 프로파일(50)의 형상과 일치하는 광학 조건(제1 파라미터)을 다시 탐색한다.
본 실시예에서는, 데이터베이스(604)가 라인 프로파일(라인 프로파일을 구성하는 정보)을 저장하고, 시료(10)를 촬상한 화상으로부터 얻어진 라인 프로파일을 사용하여, 매칭을 행한다. 매칭에 의해, 라인 프로파일이 서로 일치하는 광학 조건(제1 파라미터)을 구한다.
또한, 본 발명에서는, 라인 프로파일 이외의, 시료(10)를 촬상한 화상으로부터 얻어지는 정보를 사용하여 매칭을 행할 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기의 실시예는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 본 발명은 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 양태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하다. 또한, 어떤 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 부가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대하여, 삭제하거나, 다른 구성을 추가·치환하거나 하는 것이 가능하다.
1: 전자총
2: 전자선
3: 제1 수렴 렌즈
4: 조리개
5: 전자 프로브
6: 블랭커
7: 패러데이 컵
8: 제2 수렴 렌즈
9: 대물 렌즈
10: 시료
11: 편향기
12: 2차 전자
13: 2차 전자 검출기
14: 제어 전극
15: 높이 센서
50: 매칭의 기준이 되는 라인 프로파일
51: 매칭의 대상으로 하는 라인 프로파일
101: 전자원
102: 인출 전극
103: 가속 전극
501: 자기 진단 시스템
601: 입력부
604: 데이터베이스
604A: 표준 데이터베이스
604B: 장치별 데이터베이스
605: 학습기
606: 출력부
607: 기억부
701: 전자총 제어부
702: 렌즈 제어부
703: 블랭커 제어부
704: 전류 측정부
705: 렌즈 제어부
706: 편향 제어부
707: 렌즈 제어부
708: 높이 센서 제어부
709: 고압 제어부
710: 전극 제어부
801: 중앙 제어부
900: 수동 조작부
901: 화상 처리부
902: 결과 표시부
903: 조작 화면부
Ip: 프로브 전류
Vo: 가속 전압
Vr: 감속 전압

Claims (6)

  1. 전자선을 시료에 조사하는 전자총과,
    상기 전자선에 의해 상기 시료로부터 발생한 신호로부터 상기 시료의 화상을 얻는 화상 처리부와,
    광학 조건인 제1 파라미터와, 장치 성능에 관한 값인 제2 파라미터와, 장치 구성에 대한 정보인 제3 파라미터에 대하여, 서로의 대응을 유지하여, 복수의 해석값과 측정값을 저장하는 데이터베이스와,
    상기 제2 파라미터의 목표값을 충족시키는 상기 제1 파라미터를, 상기 데이터베이스 중에서 탐색하여 구하는 학습기
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 학습기는,
    상기 제3 파라미터를, 상기 제1 파라미터를 사용하여, 상기 데이터베이스 중에서 탐색하여 구하고,
    상기 데이터베이스 중에서 탐색하여 구한 상기 제3 파라미터의 조건 하에서, 상기 제2 파라미터의 목표값을 충족시키는 상기 제1 파라미터를, 상기 데이터베이스 중에서 탐색하여 구하는,
    하전 입자선 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 학습기는, 상기 데이터베이스 중에서 탐색하여 구한 상기 제1 파라미터를 사용하여 상기 하전 입자선 장치가 측정한 상기 제2 파라미터가, 상기 목표값을 충족시키지 않는 경우에는, 이 측정한 상기 제2 파라미터와 이 구한 상기 제1 파라미터를, 서로 대응지어 상기 데이터베이스에 저장하는,
    하전 입자선 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터베이스는, 복수의 상기 하전 입자선 장치에 접속된 표준 데이터베이스를 구비하고,
    상기 표준 데이터베이스는, 각각의 상기 하전 입자선 장치의 상기 학습기가 각각의 상기 하전 입자선 장치에 대하여 행한 해석 결과를 저장하는,
    하전 입자선 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터베이스는, 상기 하전 입자선 장치의 외부에 마련되어 있는,
    하전 입자선 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 데이터베이스에 저장된 상기 제1 파라미터를 표시하는 조작 화면부를 구비하는,
    하전 입자선 장치.
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