KR20230149224A - 하전 입자 빔 장치 및 프로세서 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 반사 전자(BSE) 검출기의 다크 펄스에 의한 열화를 저감할 수 있는 기술을 제공한다. 하전 입자 빔 장치는, 시료로부터의 BSE를 검출하는 복수의 BSE 검출기와, 컨트롤러를 구비하고, 컨트롤러는, 기간 내에서, 복수의 BSE 검출기 중, 제1 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제1 피크의 제1 피크 시각과, 제1 BSE 검출기 이외의 제2 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제2 피크의 제2 피크 시각을 취득하고, 제1 피크 시각과 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 제2 피크가 존재하는 경우에는, 제1 피크가 BSE에 기인한다고 판정하고, 당해 시간차가 역치 이내인 제2 피크가 존재하지 않는 경우에는, 제1 피크가 다크 펄스에 기인한다고 판정한다.

Description

하전 입자 빔 장치 및 프로세서 시스템{CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE, AND PROCESSOR SYSTEM}

본 발명은, 하전 입자 빔 장치의 기술에 관한 것이다.

하전 입자 빔 장치는, 시료에 1차 전자에 의한 하전 입자 빔을 조사함으로써 발생하는 2차 전자 등의 신호 전자를 검출하여, 시료의 현미경 상을 화상으로서 얻는다. 하전 입자 빔 장치로서는, 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: SEM으로 기재하는 경우가 있음) 등이 있다. SEM은, 반도체 디바이스의 평가·계측 장치로서 사용되고 있다.

근년, 반도체 디바이스의 구조는, 미세화나 삼차원화가 진행되고 있어, 반도체 디바이스 메이커인 고객이 요구하는 평가값은 다양화되고 있다. 디바이스 구조의 삼차원화에 수반해서, 수율 향상을 위하여, 반도체 기판면 상의 구멍이나 홈 등의 구조의 형상에 관한 치수를 고정밀도로 계측하고자 하는 요구가 있다. 계측하고자 하는 치수는, 시료의 높이·깊이 방향(예를 들어 연직 방향)에서의 치수나, 시료의 면내 방향(예를 들어 수평 방향)에서의 저부 치수 등이 있다.

상기 SEM을 사용한 계측에 있어서, 시료면에 1차 전자에 의한 하전 입자 빔을 조사하면, 1차 전자와 시료의 상호 작용에 의해, 다양한 에너지를 가진 신호 전자가 다양한 방향으로 출사한다. 그 신호 전자는, 출사 에너지 및 출사 각도에 따라서 시료에 관한 다른 정보를 갖고 있다. 그 신호 전자의 변별·검출이, 다양한 계측에는 불가결하다. 또한, 신호 전자가 정보를 갖는다는 것은, 화상이나 파형으로서 검출되는 신호 전자를 조사함으로써 그러한 정보가 얻어진다는 것이다.

일반적으로, 50eV 이하의 에너지로 출사하는 신호 전자를, 2차 전자(Secondary Electron: SE로 기재하는 경우가 있음)라고 칭한다. 그 2차 전자의 에너지보다도 크고 1차 전자에 가까운 에너지로 출사하는 신호 전자를, 반사 전자(Back Scattered Electron: BSE로 기재하는 경우가 있음)라고 칭한다. 이들 신호 전자는 구별된다.

2차 전자는, 시료의 표면 형상이나 전위 포텐셜에 민감해서, 반도체 디바이스 구조의 패턴 폭 등의 표면 구조의 치수 계측에 유효하다. 그러나, 2차 전자는, 구멍이나 홈 등의 3차원 구조에 대해서는, 그 구조의 측벽에 흡수되거나 하여 그 구조로부터 탈출하기 어려워, 검출 및 계측이 어렵다.

한편, 반사 전자는, 시료의 조성이나 입체 형상의 정보를 갖고 있어, 3차원 구조나, 시료 표면과 저부의 조성의 차이 등의 정보가 얻어진다. 그와 함께, 반사 전자는, 높은 에너지를 갖기 때문에, 구멍이나 홈의 구조의 저부로부터 측벽을 관통해서 탈출하기 쉬워, 구조의 저부로부터의 신호 전자의 검출 및 계측이 가능하게 된다.

선행 기술예로서, 특허문헌 1에는, 반사 전자를 검출하는 반사 전자 검출기(BSE detector) 등이 기재되어 있다. 도 2의 광각 검출기(25)(large angle detector 25)는, 4개의 세그먼트(251 내지 254)를 포함하고 있다.

미국 출원 공개 제2019/0088444호 명세서

반사 전자 검출기(BSE 검출기라고 기재하는 경우가 있음)는, 예를 들어 신틸레이터와, 포토멀(Photomultiplier tube: 광전자 배증관)이나 반도체 광 검출기를 갖고 구성된다. 신틸레이터는, 반사 전자를 검출해서 포톤으로 변환하는 디바이스이다. 포토멀이나 반도체 광 검출기는, 발생한 포톤을 펄스 파형인 반사 전자 신호(BSE 신호라고 기재하는 경우가 있음)로 변환하는 디바이스이다.

BSE 신호의 파형은, 상승이 예를 들어 10ns 정도로 고속이고, 하강이 예를 들어 100ns 정도로 느린 펄스상의 신호이다. BSE 검출기에 사용되는 반도체 광 검출기는, 입사 포톤이 없는 경우에도, 노이즈인 암전류가 발생한다. 이 노이즈인 암전류는, 다크 펄스, 다크 노이즈, 다크 카운트 등이라고도 불린다.

이 다크 펄스는, BSE 신호의 파형과의 구별이 어렵다. 이 때문에, 종래의 SEM에서는, BSE 검출기에서 발생하는 다크 펄스에 의해, 검출 화상의 시그널 노이즈비(S/N으로 기재하는 경우가 있음)가 열화되어 있었다. S/N이 열화됨으로써, 구멍·홈 등의 3차원 구조의 상세한 정보를 얻을 수 없어, 측장 정밀도가 열화되어, 기차가 커진다.

본 발명의 목적은, 상기 하전 입자 빔 장치의 기술에 관해서, BSE 검출기의 다크 펄스에 의한 열화를 저감할 수 있는 기술, 바꾸어 말하면, 계측 정밀도 향상 등을 실현할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

본 개시 중 대표적인 실시 형태는 이하에 나타내는 구성을 갖는다. 실시 형태의 하전 입자 빔 장치는, 시료로부터의 반사 전자(BSE)를 검출하는 복수의 BSE 검출기와, 컨트롤러를 구비하는 하전 입자 빔 장치이며, 상기 복수의 BSE 검출기 중 제1 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제1 피크가, BSE에 기인하는지 다크 펄스에 기인하는지를 판정하기 위해서, 상기 컨트롤러는, 기간 내에서, 상기 제1 피크의 제1 피크 시각을 취득하고, 상기 기간 내에서, 상기 복수의 BSE 검출기 중 상기 제1 BSE 검출기 이외의 제2 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제2 피크의 제2 피크 시각을 취득하고, 상기 제1 피크 시각과 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 피크가 존재하는 경우에는, 상기 제1 피크가 BSE에 기인한다고 판정하고, 상기 제1 피크 시각과 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 피크가 존재하지 않는 경우에는, 상기 제1 피크가 다크 펄스에 기인한다고 판정한다.

본 개시 중 대표적인 실시 형태에 의하면, 상기 하전 입자 빔 장치의 기술에 관해서, BSE 검출기의 다크 펄스에 의한 열화를 저감할 수 있는, 바꾸어 말하면, 계측 정밀도 향상 등을 실현할 수 있다. 상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과 등에 대해서는, 발명을 실시하기 위한 형태에서 나타내진다.

도 1은 실시 형태 1의 하전 입자 빔 장치(예를 들어 SEM)를 포함하는, 전체의 시스템(반도체 계측 시스템)의 구성예를 도시한다.
도 2는 실시 형태 1의 하전 입자 빔 장치(예를 들어 SEM)의 본체의 구성예를 도시한다.
도 3은 실시 형태 1에서, SEM의 1차 전자 빔에 의한 시료의 주사에 관한 모식 설명도를 나타낸다.
도 4는 실시 형태 1에서, SEM의 BSE 검출기에서의 복수의 BSE 검출기의 배치에 관한 모식 설명도를 나타낸다.
도 5는 실시 형태 1에서, BSE 검출기의 구성예를 도시한다.
도 6은 실시 형태 1에서, BSE 검출 회로의 구성예를 도시한다.
도 7은 실시 형태 1에서, SEM의 컨트롤러인 프로세서 시스템의 구성예를 도시한다.
도 8은 실시 형태 1에서, 컨트롤러에서의 처리부의 구성예를 도시한다.
도 9는 실시 형태 1에서, 시료의 구조예를 도시한다.
도 10은 실시 형태 1에서, 시료의 구조에의 1차 전자의 입사에 대한 2차 전자나 반사 전자의 출사예를 도시한다.
도 11은 실시 형태 1에서, 다크 펄스 처리부의 구성예를 도시한다.
도 12는 실시 형태 1에서, 복수의 채널의 BSE 검출 신호의 예를 도시한다.
도 13은 실시 형태 1에서, 채널간에서의 펄스 신호의 조합의 비교예를 도시한다.
도 14는 실시 형태 1에서, 컨트롤러의 처리 플로를 도시한다.
도 15는 실시 형태 1에서, 보존하는 데이터·정보의 예를 도시한다.
도 16은 실시 형태 2에서, 다크 펄스 처리부의 구성예를 도시한다.
도 17은 실시 형태 2에서, 복수의 채널의 BSE 검출 신호에서의 복수의 프레임의 기간에서의 신호의 예를 도시한다.
도 18은 실시 형태 2에서, 복수의 프레임의 기간에서의 신호를 하나로 합성한 예를 도시한다.
도 19는 실시 형태 2에서, 채널간에서의 펄스 신호의 조합의 비교예를 도시한다.
도 20은 실시 형태 3에서, 단일한 채널의 BSE 검출 신호에서의 복수의 프레임의 기간에서의 신호를 하나로 합성한 예를 도시한다.
도 21은 실시 형태 4에서, 처리부의 구성예를 도시한다.
도 22는 실시 형태 4에서, 시료면 상의 구조의 예와 4채널의 BSE 검출기의 관계를 도시한다.
도 23은 실시 형태 4에서, 구조의 종횡비에 따른 4채널의 BSE 검출기의 검출 비율의 예를 도시한다.
도 24는 실시 형태 4에서, 판정 결과에 대한 가중치 부여에 의한 보정의 예를 도시한다.
도 25는 실시 형태 4에서, 컨트롤러의 처리 플로를 도시한다.
도 26은 각 실시 형태에서 적용 가능한 GUI의 화면예를 도시한다.

이하, 도면을 참조하면서 본 개시의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 도면에 있어서, 동일부에는 원칙적으로 동일 부호를 부여하고, 반복 설명을 생략한다. 도면에 있어서, 구성 요소의 표현은, 이해를 용이하게 하기 위해서, 실제의 위치, 크기, 형상, 범위 등을 나타내고 있지 않은 경우가 있다.

설명 상, 프로그램에 의한 처리에 대해서 설명할 경우에, 프로그램이나 기능이나 처리부 등을 주체로 해서 설명하는 경우가 있는데, 그것들에 관한 하드웨어로서의 주체는, 프로세서, 혹은 그 프로세서 등을 포함하는 컨트롤러, 장치, 계산기, 시스템 등이다. 계산기는, 프로세서에 의해, 적절하게 메모리나 통신 인터페이스 등의 자원을 사용하면서, 메모리 상에 판독된 프로그램에 따른 처리를 실행한다. 이에 의해, 기능이나 처리부 등이 실현된다. 프로세서는, 예를 들어 CPU나 GPU 등의 반도체 디바이스 등을 포함한다. 처리는, 소프트웨어 프로그램 처리에 한하지 않고, 전용 회로라도 실장 가능하다. 전용 회로는, FPGA, ASIC, CPLD 등이 적용 가능하다.

프로그램은, 대상 계산기에 미리 데이터로서 인스톨되어 있어도 되고, 프로그램 소스로부터 대상 계산기에 데이터로서 배포되어도 된다. 프로그램 소스는, 통신망 상의 프로그램 배포 서버이어도 되고, 비일과성의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체(예를 들어 메모리 카드)이어도 된다. 프로그램은, 복수의 모듈을 포함해도 된다. 컴퓨터 시스템은, 복수대의 장치를 포함해도 된다. 컴퓨터 시스템은, 클라이언트 서버 시스템, 클라우드 컴퓨팅 시스템, IoT 시스템 등을 포함해도 된다. 각종 데이터나 정보는, 예를 들어 테이블이나 리스트 등의 구조를 포함하지만, 이것에 한정되지 않는다. 식별 정보, 식별자, ID, 명칭, 번호 등의 표현은 서로 치환 가능하다.

[해결 수단 등]

실시 형태의 하전 입자 빔 장치는, BSE 검출기에서 발생할 수 있는 다크 펄스에 관해서, 다크 펄스와 BSE 신호의 변별·검출을 가능하게 한다.

실시 형태의 하전 입자 빔 장치는, BSE의 검출에 관해서 복수의 BSE 검출 계통(채널이라고 기재하는 경우도 있음)을 사용하는 시스템이며, 예를 들어 BSE 검출기로서, 복수의 BSE 검출기(바꾸어 말하면 복수의 BSE 검출부)를 구비한다. 각각의 BSE 검출기는, 예를 들어 신틸레이터와 반도체 광 검출기를 갖는다.

반도체 웨이퍼 등의 대상 시료의 형상이나 구조에 의존하여, 어떤 일정 시간(τ로 함) 내에 조사되는 1차 전자수에 따라, 복수개의 BSE가 발생한다. 이 때문에, 복수의 BSE 검출 계통을 사용하는 시스템에서는, 복수의 BSE 검출기 각각의 반도체 광 검출기에, 거의 동시에 포톤이 입사된다. 이에 의해, 복수의 BSE 검출 계통에서는, 상승이 예를 들어 10ns 정도로 고속이고, 하강이 예를 들어 100ns 정도로 느린, 펄스상의 BSE 신호가 수신된다.

한편, 상기 BSE 신호의 수신에 대하여, 노이즈인 다크 펄스는 랜덤하게 발생한다. 실시 형태에서는, 이 다크 펄스의 랜덤성에 주목한다. 실시 형태의 하전 입자 빔 장치를 포함하는 시스템은, 어떤 일정 시간(τ) 내에, 예를 들어 복수의 BSE 검출기에 펄스 신호가 수신된 경우에는, 그 펄스 신호를, BSE 기인, BSE 신호라고 추정·판정한다. 한편, 어떤 일정 시간(τ) 내에, 예를 들어 단일한 BSE 검출기에만 펄스 신호가 수신된 경우에는, 그 펄스 신호를, 다크 펄스 기인, 다크 펄스라고 추정·판정한다. 그리고, 본 시스템은, 검출 신호로부터, 그 추정·판정된 다크 펄스를 제거한다.

실시 형태의 하전 입자 빔 장치의 컨트롤러는, 복수(C)의 모든 BSE 검출기 중, 시료면의 대상 위치에 대응하는 동일한 화소에 대해서, 시간(T) 내에서, 복수(C)의 BSE 검출기의 복수(C)의 출력 신호, 바꾸어 말하면 검출 신호의 펄스 파형을 조사한다. 컨트롤러는, 복수(C)의 모든 BSE 검출기 중, 복수인 제1 수(N1로 함. 2 내지 C의 범위 내의 설정값) 이상의 BSE 검출기의 출력 신호에서, 거의 동시에 펄스 신호가 수신·출현한 경우에는, 그 펄스 신호가 BSE 기인인, 바꾸어 말하면 BSE 신호라고 추측·판정한다.

컨트롤러는, 대상의 화소에 대해서, 복수(C)의 BSE 검출기로부터의 복수(C)의 출력 신호 중, 시간(T) 내에서, 제1 수(N1) 이상의 BSE 검출기의 출력 신호에서, 거의 동시에 펄스 신호가 수신·출현하지 않았을 경우, 바꾸어 말하면, 제1 수(N1) 미만의 BSE 검출기의 출력 신호에서 거의 동시에 펄스 신호가 수신·출현한 경우에는, 그 펄스 신호가 다크 펄스 기인인, 바꾸어 말하면 다크 펄스라고 추정·판정한다. 예를 들어 실시 형태 1에서는, 1개의 BSE 검출기의 출력 신호로부터의 펄스 신호밖에 수신하고 있지 않은 경우에는, 다크 펄스라고 판정된다.

시간(T)은, 상술한 일정 시간(τ)에 대응한 판정 대상 기간이며, 예를 들어 대상 화소에 대응하는 1화소 기간으로 한다. 시간(T)은, 설계상 혹은 유저 설정에서의 설정값으로 할 수 있다. 시간(T)은, 대상 화소를 시간 중심으로 해서 전후까지 포함한 복수의 화소의 범위의 기간으로 해도 되고, 대상 화소를 포함하는 화상에 대응하는 1프레임 기간 등으로 해도 된다.

또한, 상기 펄스 신호는, 바꾸어 말하면 피크 파형이며, 피크 위치, 피크 시각으로 나타내진다.

또한, 상기 판정은, BSE 신호를 판정하는 조건을 갖는 판정으로서 기술했다. 이 판정 조건은, 반대로 말하면, 다크 펄스를 판정하는 조건으로서도 기술할 수 있다. 그 경우, 이하와 같이 된다. 실시 형태의 하전 입자 빔 장치의 컨트롤러는, 대상의 화소에 대해서, 시간(T) 내에서, 복수(C)의 BSE 검출기로부터의 복수(C)의 출력 신호 중, 제1 수(N1) 미만의 BSE 검출기의 출력 신호에서, 거의 동시에 펄스 신호가 수신·출현했는지를 판단하고, 그러한 조건을 충족하는 경우에는, 그 펄스 신호가 다크 펄스 기인인, 바꾸어 말하면 다크 펄스라고 추측·판정한다.

상기 판정 시에, 펄스 신호가 거의 동시에 수신·출현하는 것의 판단에 대해서는, 보다 상세하게는, 예를 들어 각 BSE 검출기의 펄스 신호간에서의 피크 위치의 시간차가 역치 이내인지 여부의 판단으로 할 수 있다. 피크 위치의 시간차의 역치에 대해서도, 판정 기준값의 하나로서, 설계상 혹은 유저 설정에서의 설정값으로 할 수 있다. 판정은, 바꾸어 말하면 이하와 같이 된다. BSE 검출기의 출력 신호 중, 펄스 신호간의 피크 위치의 시간차가 역치 이내로 된 BSE 검출기의 출력 신호의 수가 제1 수(N1) 이상인 경우, 해당하는 펄스 신호는 BSE 신호라고 판정된다.

또한, 상기 BSE 신호와 다크 펄스의 변별의 판정 시의 판정 기준값의 하나인 제1 수(N1)에 대해서는, 설계상 또는 유저 설정에서의 설정값으로 할 수 있다. 실시 형태 1에서는, 예를 들어 C=4, N1=2로 하지만, N1=3이나 4 등으로 해도 된다. 예를 들어 C=4, N1=4로 한 경우, 판정은 이하와 같이 기술할 수 있다. 실시 형태의 하전 입자 빔 장치의 컨트롤러는, 대상의 화소에 대해서, 시간(T) 내에서, 복수(C)의 모든 BSE 검출기로부터의 복수(C)의 출력 신호 중, 복수(C)의 모든 BSE 검출기의 출력 신호에서, 거의 동시에 펄스 신호가 수신·출현한 경우에는, 그 펄스 신호가 BSE 신호라고 판정하고, 복수(C) 미만의 BSE 검출기의 출력 신호에서밖에 펄스 신호가 수신·출현하지 않을 경우에는, 그 펄스 신호가 다크 펄스라고 판정한다.

<실시 형태 1>

도 1 내지 도 14 등을 사용하여, 본 개시의 실시 형태 1의 하전 입자 빔 장치에 대해서 설명한다. 이하의 실시 형태 1 등에서는, 하전 입자 빔 장치로서 SEM에 적용한 경우의 예를 설명한다. 이것에 한정되지 않고, 실시 형태는, BSE 검출기를 구비하는 구성이라면, 다른 종류의 장치에도 마찬가지로 적용 가능하다. 또한, 이하에서는, SEM을 사용하여, 시료인 반도체 디바이스의 표면의 3차원의 구조, 예를 들어 구멍이나 홈 등의 구조를 대상으로 해서, 높이·깊이나 저부 등의 치수의 계측, 예를 들어 패턴의 CD(Critical Dimension)를 측장하는 경우를 설명한다. 이것에 한정되지 않고, 실시 형태는, 시료의 관찰, 평가, 검사 등에 마찬가지로 적용 가능하다.

[반도체 계측 시스템]

도 1은, 실시 형태 1의 하전 입자 빔 장치(1)를 포함하여 구성되는, 전체의 시스템의 구성예로서, 반도체 계측 시스템을 도시한다. 도 1의 반도체 계측 시스템은, LAN 등의 통신망(9)에, 하전 입자 빔 장치(1)와, 클라이언트 단말기(5)와, 제조 실행 시스템(MES)(6)과, 결함 검사 장치(7)가 접속되어 있다. 하전 입자 빔 장치(1)는, 예를 들어 SEM이며, 본체(2)와, 컨트롤러(100)를 구비한다. 컨트롤러(100)는, 본체(2)를 제어하여, 처리를 실행하는 프로세서 시스템이다. 오퍼레이터 등의 유저는, 컨트롤러(100)를 조작함으로써 SEM(1)을 조작한다. 하전 입자 빔 장치(1)에 대한 외부 장치의 예로서, MES(6)와 결함 검사 장치(7)가 있는 경우를 나타내고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

클라이언트 단말기(5)는, 통신망(9)에 접속하여, 통신망(9)을 통해서 SEM(1)의 컨트롤러(100) 등과 통신 가능한 PC 등의 정보 처리 단말 장치이다. 오퍼레이터 등의 유저는, 클라이언트 단말기(5)를 조작해서 컨트롤러(100) 등에 액세스하여, 리모트로 SEM(1) 등의 기능을 이용할 수 있다.

MES(6)는, 반도체 디바이스의 제조를 실행 및 관리하는 시스템이며, 예를 들어 시료인 반도체 디바이스의 설계 정보나, 제조 플로의 관리 정보 등을 갖는다. 결함 검사 장치(7)는, 시료인 반도체 디바이스의 결함을 검사하고, 검사 결과를, 결함 검출 정보로서 갖는다. 결함 검출 정보는, 시료면에서의 검출된 결함의 위치를 나타내는 정보를 포함한다. 하전 입자 빔 장치(1)는, 결함 검사 장치(7)에 의한 결함 검출 정보를 참조하여, 결함 검출 정보로 나타내지는 시료면의 결함 위치를 관찰해도 된다. 외부 장치의 다른 예는, 예를 들어 에칭 장치 등의 반도체 제조 장치 등을 들 수 있다. 컨트롤러(100)는, 적절하게 MES(6) 등의 외부 장치로부터 필요한 데이터·정보를 참조하여도 되고, 외부 장치에 데이터·정보를 출력해도 된다.

[SEM]

도 2는, SEM(1)의 본체(2)의 구성예를 도시한다. 본체(2)는, 전자 현미경 칼럼인 칼럼(104), 스테이지 기구(106), 전자총(101), 편향기(108), 대물 렌즈(107), SE 검출기(115), BSE 검출기(110)로서 4개의 BSE 검출기(110A 내지 110D) 등을 구비한다. 연직 방향에 대응하는 Z축 상에, 전자총(101)의 광축이 배치되어 있다.

스테이지 기구(106)의 시료대인 스테이지 상에는, 시료(3)가 적재·고정된다. 스테이지 기구(106)의 스테이지의 이동은, 컨트롤러(100)로부터 구동 제어된다. 스테이지는, 적어도 X축, Y축의 방향인 수평 방향으로 이동이 가능하지만, 이것에 한정되지 않는다.

진공 환경인 칼럼(104)의 내부에는, 전자총(101), 편향기(108), 대물 렌즈(107) 등이 배치되어 있다. 전자총(101)으로부터, 전압(Vx), 전류(Ix)의 조건에서, 1차 전자(102)에 의한 1차 전자 빔이 방출된다. 방출된 1차 전자 빔은, Z축의 하향으로의 빔 광축을 따라 비행한다. 1차 전자 빔은, 편향기(108)에 의해 궤도가 조정되고, 대물 렌즈(107)에 의해 시료(3)의 면 상에 수렴된다. 이때, 시료(3)에는, 부전압이 인가되어 있어, 1차 전자 빔의 1차 전자(102)는, 전자총(101)에서 발생했을 때의 에너지보다도 작은 에너지로 시료(3)에 충돌한다. 1차 전자의 충돌에 의해, 시료(3)로부터 반사 전자(105)와 2차 전자(103)가 발생한다.

[주사]

도 3은, 1차 전자 빔에 의한 시료(3)의 면의 주사에 관한 모식 설명도이다. 시료(3)의 면, 바꾸어 말하면 표면이나 상면을, X축, Y축을 포함하는 X-Y면으로 한다. 시료(3)의 정보를 취득하기 위해서, 1차 전자(102)는, 도 3과 같이, 시료(3)면 상에 순차적으로 주사된다. 본 예에서는, X축을 따른 라인의 주사를 Y축 방향으로 반복하는 라인 순차 주사의 경우를 나타낸다. 시료(3)의 X-Y면에 있어서, 계측 등의 대상 위치가 복수 존재하고, 각각의 대상 위치는, 검출 화상에서는 각각의 화소에 대응한다. 각 화소를 대상 화소라고도 기재한다. 예를 들어, 어떤 대상 위치의 화소(30)는, 검출 화상에서의 2차원의 위치 좌표(x, y)로 표현된다. 또한, 대상 위치의 화소(30)는, 주사 시점에 대응한 시각 정보를 갖고 있다. 또한, 스테이지 상의 시료(3)의 면인 X-Y면에 대하여, 기본적으로는, 수직인 방향인 Z축의 방향으로부터 1차 전자 빔을 조사하는 것으로 하지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, Z축에 대하여 경사 방향, 바꾸어 말하면 틸트 방향을, 빔의 조사의 광축으로 하는 형태도 가능하다.

도 2의 BSE 검출기(110)는, 반사 전자(105)를 주로 검출하는 검출기이다. BSE 검출기(110)는, 4개의 채널, 바꾸어 말하면 4개의 검출 계통의, 4개의 BSE 검출기로서, BSE 검출기(110A, 110B, 110C, 110D)를 갖는다. 또한, 도 2에서는, 4개의 BSE 검출기(110A 내지 110D)의 배치 위치를 모식으로 나타내고 있으며, 실제로는, 4개의 BSE 검출기(110A 내지 110D)는, 도 4와 같이 Z축에서 동일한 높이 위치의 평면 내에 배치되어 있다.

[복수의 BSE 검출기의 배치]

도 4는, 4개의 BSE 검출기(110A 내지 110D)의 배치의 예에 관한 모식 설명도이며, 칼럼(104)의 수평 단면을 위에서 본 X-Y면을 나타낸다. 칼럼(104) 등은, Z축에 대하여 축 대칭 형상으로 해서 예를 들어 원통 형상을 갖는다. 도 4와 같이, 4개의 BSE 검출기(110A 내지 110D)는, 동일한 높이 위치의 평면에 있어서, Z축에 대응하는 점(O)을 중심으로 한 어떤 반경에서의 원주 상에서 90도씩 이격된 관계를 갖는, 동서남북의 위치에 배치되어 있다. BSE 검출기(110A)는, 제1 채널(ch1)로서, 북(North: N)의 위치에 배치되어 있다. BSE 검출기(110B)는, 제2 채널(ch2)로서, 남(South: S)의 위치에 배치되어 있다. BSE 검출기(110C)는, 제3 채널(ch3)로서, 서(West: W)의 위치에 배치되어 있다. BSE 검출기(110D)는, 제4 채널(ch4)로서, 동(East: E)의 위치에 배치되어 있다. BSE 검출기(110)의 수나 배치 위치는, 이것에 한정되지 않는다.

BSE 검출기(110)의 채널수를 C로 한다. C는, BSE 검출 계통인 채널의 수이며, 본 예에서는 C=4이다. 주사 프레임수를 F로 한다. F는, 대상 위치의 대상 화소마다, 도 3과 같은 프레임의 주사가 행해지는 수이다. 본 예에서는 F는 2 이상의 수이다. 각 프레임의 화소수를 P로 한다. P는, 프레임에 대응하는 화상 내의 전체 화소의 수이다. 채널수(C) 중, 주목하는 채널을 c로 한다. 주사 프레임수(F) 중, 주목하는 프레임, 바꾸어 말하면 선두 프레임으로부터의 순번을 f로 한다. 화소수(P) 중, 주목하는 화소, 바꾸어 말하면 선두 화소로부터의 순번을 p로 한다. 1≤c≤C, 1≤f≤F, 1≤p≤P이다. 어떤 화소를 G로 한다. 그러면, 도 3에서, 어떤 채널(c)의, 어떤 프레임(f)의, 어떤 순번의 화소(G)는, (Gc, f, p)로 표현할 수 있다. 예로서, (G2, 15, 50)은, 제2 채널(ch2)의 15 프레임째의 50번째의 화소이다.

도 2에서, 1차 전자(102)의 충돌에 의해 시료(3)로부터 발생한 반사 전자(105)와 2차 전자(103)는, 각각의 출사 에너지, 출사 각도에 따라, 칼럼(104) 내를 비행한다. SE 검출기(115)는, 주로 2차 전자(103)를 검출하는 검출기이다. SE 검출기(115)는, 2차 전자(103)를 포착하기 쉬운 위치, 예를 들어 BSE 검출기(110)의 높이 위치보다도 상방의 위치에 배치되어 있다. BSE 검출기(110)는, 주로 반사 전자(105)를 검출하는 검출기이다. BSE 검출기(110)인 4개의 BSE 검출기(110A 내지 110D)는, 반사 전자(105)를 포착하기 쉬운 위치, 예를 들어 어떤 높이 위치에 배치되어 있다.

4개의 BSE 검출기(110A 내지 110D)는, 칼럼(104) 내에서의 배치로서, 도 4와 같이, 빔 광축으로부터 등거리로, 서로 직각이 되는 관계로 배치되어 있다. 이러한 배치로 함으로써, 시료(3)의 표면에서 발생한 반사 전자(105)는, 거의 등확률로, ch1 내지 ch4의 4개의 BSE 검출기(110)에 입력된다. 이 BSE 검출기(110)의 구성에 있어서, 전자총(101)의 전압(Vx), 전류(Ix)가 충분히 높은 경우에는, 발생하는 반사 전자(105)의 수가 충분히 많기 때문에, 4채널의 모든 BSE 검출기(110)에 반사 전자(105)가 입력, 수신된다. 한편, 전자총(101)의 전압(Vx), 전류(Ix)가 낮은 경우나, 시료(3)에서의 1차 전자(102)가 조사되는 위치가 깊은 구멍이나 홈 등의 구조일 경우에는, 더 적은 채널수, 예를 들어 2 또는 3채널의 BSE 검출기(110)에 반사 전자(105)가 입력, 수신되게 된다.

[BSE 검출기]

도 5는, 실시 형태 1에서, 각각의 BSE 검출기(110)의 구성을 나타낸다. 실시 형태 1에서, 각각의 BSE 검출기(110)에는, 신틸레이터(51)와, 반도체 광 검출기(52)를 구비하고 있다. 도 5에서는 제1 채널(ch1)의 BSE 검출기(110A) 내의 구성을 도시하지만, 다른 채널의 BSE 검출기도 마찬가지의 구성이다. 각각의 BSE 검출기(110)는, 컨트롤러(100)로부터의 제어 전압(112)(112a 내지 112d)에 기초하여 구동 제어된다. 각각의 BSE 검출기(110)의 신틸레이터(51)에 반사 전자(105)가 충돌하면, 그 반사 전자(105)는 포톤(105b)으로 변환된다. 변환된 포톤(105b)은, 각각의 BSE 검출기(110)의 반도체 광 검출기(52)에 의해, BSE 검출 신호(111)로 변환된다.

BSE 검출기(110)(110A 내지 110D)로부터 출력된 BSE 검출 신호(111)(111a 내지 111d)는, BSE 검출 회로(211)(211A 내지 211D)에 전송된다. BSE 검출 회로(211)는, 채널마다 대응한 BSE 검출 회로(211A 내지 211D)를 갖는다.

[BSE 검출 회로]

도 6은, BSE 검출 회로(211)(211A 내지 211D)의 구성예를 도시한다. 도 6에서는, 제1 채널(ch1)(North)의 BSE 검출 회로(211A)의 구성을 도시하지만, 다른 채널의 BSE 검출 회로도 마찬가지의 구성이다. BSE 검출 회로(211)는, 입력측부터 순서대로 I/V 변환 회로(201), ADC(202), 디지털 신호 처리 회로(205)를 갖는다. I/V 변환 회로(201)는, 입력인 검출 신호(111)에 대응한 전류 신호를, 전압 신호로 변환한다. ADC(202)는, 그 전압 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

디지털 신호 처리 회로(205)는, 파형 정형 회로(203)와, 피크 검출 회로(204)를 갖는다. 파형 정형 회로(203)는, 디지털 신호의 파형을, 후단의 피크 검출 회로(204)에서 피크가 검출되기 쉬운 파형으로 정형한다. 구체적으로는, BSE 검출 신호(111)에 기초한 디지털 신호의 파형은, 상술한 바와 같이 상승에 대하여 하강이 느린 파형이기 때문에, 하강을 빠르게 하도록 이 정형이 행해진다. 피크 검출 회로(204)는, 정형 후의 파형의 신호에 기초하여, 펄스 파형에 대응하는 피크를 검출한다. 피크는, 예를 들어 피크 시각, 바꾸어 말하면 피크 위치에서, 표현 및 식별된다. BSE 검출 회로(211)로부터 출력되는 신호(301)(301a 내지 301d)는, 컨트롤러(100)에 전송되어, 컨트롤러(100)의 처리부(300)(도 8)에 의해 처리가 행해진다.

한편, 도 2의 SE 검출기(115)에서는, 2차 전자(103)가 포착된다. SE 검출기(115)는, 2차 전자(103)를 검출 신호(121)로 변환해서 출력한다. 출력된 검출 신호(121)는, SE 검출 회로(116)에 전송된다. SE 검출 회로(116)는, 검출 신호(121)에 기초하여 SE 검출 신호인 신호(310)를 얻는다. 출력된 신호(310)는, 컨트롤러(100)에 전송되어, 컨트롤러(100)의 처리부(300)(도 8)에 의해 처리가 행해진다.

[컨트롤러]

도 7은, 컨트롤러(100)인 프로세서 시스템의 구성예로서, 하드웨어 및 소프트웨어의 구성예를 도시한다. 컨트롤러(100)는, 주로 계산기(700)를 포함한다. 계산기(700)는, 프로세서(701), 메모리(702), 통신 인터페이스 장치(703), 입출력 인터페이스 장치(704) 등을 구비한다. 그것들의 구성 요소는 버스에 접속되어, 서로 통신 가능하다. 계산기(700)에는, 입출력 인터페이스 장치(704)를 통해서, 입력 장치(705)나 출력 장치(706)가 외부 접속되어 있다.

프로세서(701)는, CPU 혹은 MPU나 GPU 등의 반도체 디바이스를 포함한다. 프로세서(701)는, ROM이나 RAM, 각종 주변 기능 등을 구비한다. 프로세서(701)는, 메모리(702)의 제어 프로그램(711)에 따른 처리를 실행한다. 이에 의해, SEM 제어 기능(721)이나 반도체 계측 기능(722), BSE 처리 기능(723) 등의 기능이 실현된다. SEM 제어 기능(721)은, SEM(1)의 본체(2)를 제어하는 기능이다. 반도체 계측 기능(722)은, 반도체 계측 시스템의 기능으로서 시료(3)의 패턴의 치수를 계측하는 기능이다. BSE 처리 기능(723)은, 후술(도 8)하는 처리부(300)와 대응한, BSE 검출 신호에 기초하여 다크 펄스와 BSE 신호를 변별하여, 다크 펄스를 제거한 화상을 생성하는 기능이다. 반도체 계측 기능(722)은, BSE 처리 기능(723)에 의한 처리 결과를 사용하여, 반도체 디바이스의 패턴의 치수를 계측한다. 이에 의해, 계측에 관해서 고정밀도를 실현할 수 있다.

메모리(702)에는, 제어 프로그램(711), 설정 정보(712), 화상 데이터(713), 처리 데이터(714), 계측 결과 데이터(715) 등이 기억된다. 제어 프로그램(711)은, 프로세서(701)에 처리를 실행시킴으로써 각 기능을 실현하기 위한 프로그램이다. 설정 정보(712)는, 각 기능의 시스템 설정 정보나 유저 설정 정보이다. 화상 데이터(713)는, SEM(1)으로부터 취득되는 검출 화상이나, 생성 화상 등의 데이터이다. 처리 데이터(714)는, 각 기능의 처리 과정에서 발생하는 데이터이다. 계측 결과 데이터(715)는, 반도체 계측 기능(722)에 의한 처리 결과로서 얻어진, 계측된 치수 등을 포함하는 데이터이다.

통신 인터페이스 장치(703)는, SEM(1)의 본체(2)나 통신망(9) 등에 대한 통신 인터페이스가 실장되어 있는 장치이다. 입출력 인터페이스 장치(704)는, 입출력 인터페이스가 실장되어 있는 장치이며, 입력 장치(705)나 출력 장치(706)가 외부 접속되어 있다. 입력 장치(705)는 예를 들어 키보드나 마우스를 들 수 있다. 출력 장치(706)는 예를 들어 디스플레이나 프린터를 들 수 있다. 또한, 컨트롤러(100)인 프로세서 시스템에 입력 장치(705)나 출력 장치(706)가 내장되어 있어도 된다. 오퍼레이터 등인 유저는, 입력 장치(705)의 조작이나, 출력 장치(706)의 화면 표시를 통해서 컨트롤러(100)를 이용해도 된다. 유저는, 도 1의 클라이언트 단말기(5)로부터 통신망(9)을 통해서 컨트롤러(100)에 액세스함으로써 SEM(1)을 이용해도 된다.

또한, 컨트롤러(100)에 외부 기억 장치(예를 들어 메모리 카드나 디스크)가 접속되어도 되고, 컨트롤러(100)의 입출력 데이터를 외부 기억 장치에 저장해도 된다. 또한, 컨트롤러(100)가 통신으로 외부의 서버 장치 등에 데이터를 입출력해도 된다.

도 1의 SEM(1)의 컨트롤러(100)와 유저의 클라이언트 단말기(5)의 사이에서의 클라이언트·서버 통신에서 기능을 이용하는 경우, 예를 들어 이하와 같이 실현할 수 있다. 유저는, 클라이언트 단말기(5)로부터 컨트롤러(100)의 서버 기능에 액세스한다. 컨트롤러(100)의 서버 기능은, 예를 들어 GUI(그래피컬·유저·인터페이스)를 포함하는 웹페이지 등의 데이터를 클라이언트 단말기(5)에 송신한다. 클라이언트 단말기(5)는, 수신한 데이터에 기초하여, 디스플레이에 웹페이지 등을 표시한다. 유저는, 그 웹페이지 등을 보고, 반도체 계측 등에 관련된 정보를 확인하여, 필요에 따라 설정이나 지시를 입력한다. 클라이언트 단말기(5)는, 유저가 입력한 정보를 컨트롤러(100)에 송신한다. 컨트롤러(100)는, 유저가 입력한 정보에 기초하여, 반도체 계측 등에 관련된 처리를 실행하고, 결과를 보존한다. 컨트롤러(100)는, 처리 결과 등을 포함하는 웹페이지 등의 데이터를, 클라이언트 단말기(5)에 송신한다. 클라이언트 단말기(5)는, 처리 결과 등을 포함하는 웹페이지를 디스플레이에 표시한다. 유저는, 그 처리 결과 등을 확인한다.

[처리부]

도 8은, 도 7의 컨트롤러(100)의 구성에 기초해서 실현되는, BSE 처리 기능(723)에 관한 처리부(300) 등의 구성예를 도시한다. 도 8에서는, 처리부(300)와, 제어부(400)와, GUI(500)를 갖는다. 처리부(300) 및 제어부(400)는, 컨트롤러(100)의 프로세서(701)에 의한 프로그램 처리에 의해 실현된다. GUI(500)는, 컨트롤러(100)의 프로세서(701)에 의한 처리에 기초하여, 웹페이지 등의 양태로 생성된 화면 데이터에 기초하여, 예를 들어 도 7의 출력 장치(706)(혹은 도 1의 클라이언트 단말기(5))로서 디스플레이에 화면으로서 표시됨으로써 실현된다.

처리부(300)는, 기능 블록으로서, 다크 펄스 처리부(304)와, 화상 생성부(307)를 갖는다. 다크 펄스 처리부(304)는, 기능 블록으로서, 신호 피크 위치 검출부(302)와, 다크 펄스 판정부(303)와, 다크 펄스 제거부(331)와, 판정 기준 기억부(309)를 갖는다. 어느 기능 블록이든, 프로세서(701)에 의한 프로그램 처리로 실현할 수 있지만, 일부 기능 블록을 전용 회로 등으로 실장하는 것도 가능하다.

제어부(400)는, 처리부(300)를 제어한다. 제어부(400)는, GUI(500)를 통해서 유저로부터의 지시나 설정 등의 입력 정보, 제어 정보(801)를 수취한다. 제어부(400)는, 제어 정보(801)에 기초하여 생성한 제어 신호(811)를, 처리부(300)에 송신한다. 처리부(300)는, 제어 신호(811)에 따라서 각 부가 제어된다. 처리부(300)는, 적절하게, 처리 결과나 처리 상태 등의 상태 신호(812)를 제어부(400)에 송신한다. 제어부(400)는, 상태 신호(812)에 기초하여 처리를 파악하고, GUI(500)에 출력하기 위한 상태 정보(802)를 생성한다. 제어부(400)는, 상태 정보(802)에 기초하여, GUI(500)의 화면에, 처리 결과나 처리 상태 등의 정보를 표시시킨다.

도 8의 처리부(300)의 구성예는, 온라인 처리를 실현하는 경우의 구성예이다. 컨트롤러(100)는, 온라인 처리로서, BSE 검출 신호에 기초하여, 거의 실시간으로 다크 펄스의 변별 등의 처리를 행한다.

신호 피크 위치 검출부(302)는, BSE 검출 회로(211)로부터의 검출 신호(111)에서의 4채널의 신호(111a 내지 111d)를 입력하고, 각각 신호의 피크 위치로서 피크 시각을 검출하는 처리를 행하는 부분이다. 신호 피크 위치 검출부(302)로부터 출력된 피크 위치의 신호(306)는, 4채널분의 정보를 갖고, 다크 펄스 판정부(303)에 입력되며, 또한, 제어부(400)에도 상태 정보로서 송신된다.

다크 펄스 판정부(303)는, 피크 위치의 신호(306)와, 판정 기준 정보(341)에 기초하여, 대상 위치의 화소에 대해서 다크 펄스인지 BSE 신호인지를 판정한다. 다크 펄스 판정부(303)로부터 출력된 판정 결과 정보의 신호(342)는, 다크 펄스 제거부(331)에 입력된다.

다크 펄스 제거부(331)는, 판정 결과 정보의 신호(342)에 따라서, 4채널의 검출 신호로부터 다크 펄스의 부분을 제거한다. 다크 펄스 제거 후의 신호(332)는, 화상 생성부(307)에 입력된다. 또한, 다크 펄스 제거부(331)는, 후술(도 11)하는 S/N 연산을 행하는 부분을 포함하고 있다. 연산 결과의 S/N의 정보에 기초하여, 판정 기준 기억부(309)의 판정 기준 정보(341)가 갱신된다. 판정 기준 기억부(309)에는, 판정 기준 정보(341)가 기억·설정되어 있다.

화상 생성부(307)는, 다크 펄스 제거 후의 신호(332)와, SE 검출 신호인 신호(310)에 기초하여, 시료(3)의 패턴 치수의 계측을 위한 화상을 생성한다. 화상 생성부(307)의 처리에 의해 생성한 화상은, 예를 들어 도 7의 메모리(702) 등에 화상 데이터(713)로서 보존된다. 또한, 생성한 화상은, 도 8의 GUI(500)의 화면에서 표시시킬 수 있다.

[SE와 BSE]

여기서, 도 9 등을 사용하여, SEM(1)의 계측·관찰 등의 대상인 시료(3)의 면에서 예를 들어 깊은 홈 구조가 있을 경우의, 2차 전자(103)(SE)와 반사 전자(105)(BSE)의 일반적인 행동, 특성 등에 대해서 설명한다.

도 9에는, SEM의 시료(3)의 표면인 X-Y면에서 노출되는 깊은 홈 구조가 있는 경우를 도시한다. (A)는, 시료(3)의 면 중 깊은 홈 구조(901)를 확대해서 상방으로부터 관찰한 경우의 X-Y면의 모식도를 나타낸다. (B)는, 그 깊은 홈 구조(901)의 높이·깊이 방향을 포함하는 한 단면으로서, (A)의 A-A선에 대응한 X-Z면의 모식도를 나타낸다. (C)는, (A)의 B-B선에 대응한 Y-Z면의 모식도를 나타낸다.

(A)에서, 본 예에서는, 깊은 홈 구조(901)는, X-Y면에서의 개구가 개략적으로 직사각형이며, X 방향으로 폭(901a)을 갖고 Y 방향으로 폭(901b)을 갖는다. X 방향의 폭(901a)쪽을 짧은 변, Y 방향의 폭(901b)쪽을 긴 변이라고도 기재한다.

(B)에서, 깊은 홈 구조(901)는, 시료(3)의 상면(902)을 기준으로 해서 높이를 Z=0으로 하면, Z축의 하측 방향으로 깊이(901c)를 갖는다. 또한, 깊은 홈 구조(901)는, 일반적인 가공 프로세스의 예에 따라, 도시된 바와 같이 개략 사다리꼴 형상의 단면으로 되어 있다. 높이 Z=0에서의 개구부의 면적, 예를 들어 짧은 변의 폭(901a)과, 깊이(901c)에서의 저부의 면적, 예를 들어 짧은 변의 폭(901d)에 있어서, 후자쪽이 작다.

(C)에서, 깊은 홈 구조(901)는, 긴 변에서도 마찬가지의 구조를 갖는다. 깊은 홈 구조(901)는, 높이 Z=0에서의 개구부의 긴 변의 폭(901b)과, 깊이(901c)에서의 저부(903)의 긴 변의 폭(901e)에 있어서, 후자쪽이 작다.

또한, 이 깊은 홈 구조(901)는, 예를 들어 짧은 변의 폭(901a)보다도 깊이(901c)쪽이 충분히 큰 것으로 하고, 이러한 구조를 깊은 홈 혹은 깊은 구멍이라고 기재한다. 또한, 패턴에 따라서는, 이러한 깊은 홈 구조(901)의 예에 한하지 않고, X 방향이나 Y 방향 등으로 보다 길게 홈 또는 구멍이 계속되어 있는 경우도 있다. 또한, 개구는 직사각형에 한하지 않고, 타원형 등인 경우도 있다. 이들을 총칭하여, 홈 구조 혹은 구멍 구조라고 인식할 수 있다.

또한, 도 10은, 도 9의 깊은 홈 구조(901)에 대응하여, SE와 BSE의 입사·출사의 궤적예를 도시하는 모식 설명도이다. 도 10의 (A)는, 도 9의 (B)와 마찬가지로 깊은 홈 구조(901)의 짧은 변을 포함하는 단면에 있어서, 깊은 홈 구조(901)에 대하여 1차 전자, 예를 들어 1차 전자(401, 402)가 입사하는 경우에, 발생하는 신호 전자 중 반사 전자의 궤적의 예를 나타낸다. 또한, 도 10의 (B)는, 도 9의 (B)와 마찬가지로 깊은 홈 구조(901)의 짧은 변을 포함하는 단면에 있어서, 깊은 홈 구조(901)에 대하여 1차 전자, 예를 들어 1차 전자(401, 402)가 입사하는 경우에, 발생하는 신호 전자 중 2차 전자의 궤적의 예를 나타낸다.

도 10의 (A) 및 (B)에서, 시료(3)의 깊은 홈 구조(901) 부근의 상면(902)에 대하여 1차 전자(401)가 입사한 경우, (A)에서는, 반사 전자(B1)가 발생하고, (B)에서는, 2차 전자(S1)가 발생하고 있다. 상면(902)에서는, 발생하는 반사 전자(B1)에 비하여 발생하는 2차 전자(S1)쪽이, 수가 많은 것이 일반적이다.

한편, 깊은 홈 구조(901)의 저부(903)까지 1차 전자(402)가 입사한 경우, (A)에서는 반사 전자(B2)가 발생하고, (B)에서는 2차 전자(S2)가 발생하고 있다. (A)에서는, 1차 전자(402)가 저부(903)까지 입사하여, 저부(903)에 충돌해서 반사 전자(B2)가 발생하고, 반사 전자(B2)가 X 방향에서 측벽(904)을 통과하여, Z 방향에서 상면(902)으로부터 상측으로 출사하고 있다. (B)에서는, 1차 전자(402)가 저부(903)까지 입사하여, 저부(903)에 충돌해서 2차 전자(S2)가 발생하지만, 2차 전자(S2)가 X 방향에서 측벽(904)을 통과할 수 없어, Z 방향에서 상면(902)으로부터 상측으로는 출사하지 않는다.

깊은 홈 구조(901)의 저부(903)까지 1차 전자(402)가 입사한 경우, 반사 전자(B2)는, 2차 전자(S2)에 비하여 높은 에너지를 갖기 때문에, (A)와 같이, 반사 전자(B2)는 측벽(904)을 통과할 수 있어, 상면(902)으로부터 출사하는 경우가 많다. 이 반사 전자(B2)는, BSE 검출기(110)에서 포착 가능하다. 한편, 2차 전자(S2)는, 반사 전자(B2)에 비하여 낮은 에너지를 갖기 때문에, (B)와 같이, 측벽(904)을 통과할 수 없어, 상면(902)으로부터 출사하지 않는 경우가 많다. 이 2차 전자(S2)는, SE 검출기(115)에서 포착할 수 없다.

즉, 깊은 홈 구조(901)에 대해서는, 반사 전자에 의한 화상 정보를 얻기는 쉽지만, 2차 전자에 의한 화상 정보를 얻는 것은 어렵다.

도 10의 (C)는, 도 9의 (C)와 마찬가지로 깊은 홈 구조(901)의 긴 변을 포함하는 단면에 있어서, 1차 전자(403)가 입사하여, 저부(903)에 충돌해서 반사 전자(B3)가 발생하고, 반사 전자(B3)가 Y 방향에서 측벽(904)을 통과하여, 상면(902)으로부터 상측에 출사하는 경우의 궤적의 예를 나타낸다.

깊은 홈 구조(901)의 저부(903)에까지 1차 전자(403)가 입사한 경우, 긴 변에 대응한 Y 방향에서는, 짧은 변에 대응한 X 방향에 비하여, 반사 전자(B3)가 시료(3)의 측벽(904)을 통과할 때의 거리가 짧아진다. 예를 들어 거리(905)에 대하여 거리(906)가 작다. 바꾸어 말하면, Y 방향에서는, 저부(903)의 폭(901e)이 폭(901d)보다도 크고, 깊이(901c)에 대한 폭(901e)이 더 크므로, 저부(903)로부터 Z 방향의 상측으로 반사 전자(B3)가 탈출하기 쉽다. 그 때문에, BSE 검출기(110)에서 포착할 수 있는 반사 전자의 수는, (C)에서의 반사 전자(B3)쪽이, (A)에서의 반사 전자(B2)의 수보다도 많아진다.

즉, 깊은 홈 구조(901)와 같은 3차원 구조에 대해서, 반사 전자에 의한 화상 정보를 얻을 때는, 구조의 형상·치수나, BSE 검출기와의 위치 관계 등이 검출에 영향을 미친다.

상기 설명에서는, BSE 검출기(110)의 복수의 BSE 검출기(110A 내지 110D)의 배치 위치나 방향 등에 의한 영향은 배제하고 있다. 상세하게는, 후술하는 바와 같이, BSE 검출기의 배치 위치나 방향에 따라서도, 반사 전자의 검출 용이성에 차이가 있다.

도 2의 SE 검출기(151)로부터 출력된 검출 신호(121)는, SE 검출 회로(116)에서 신호 처리되어, 화상화에 적합한 신호(310)로서 출력된다. 그 신호(310)는, 도 8의 화상 생성부(307)에서 화상화된다.

한편, 도 2의 BSE 검출기(110)(110A 내지 110D)로부터 출력된 BSE 검출 신호(111)(111a 내지 111d)는, 도 6의 BSE 검출 회로(211)(211A 내지 211D)에서 각각 신호 처리된다. 예로서, 검출 신호(111a)는, I/V 변환 회로(201)에서 전압으로 변환되고, ADC(202)에서 디지털 신호로 변환된다. 그 디지털 신호는, 파형 정형 회로(203)에서 펄스 파형의 하강 시간이 단축된 후, 피크 검출 회로(204)에서 펄스 파형의 피크 위치, 바꾸어 말하면 피크 시각과 진폭이 검출된다. 다른 채널의 검출 신호(111)도 마찬가지로 처리된다. 이들 4채널의 BSE 검출 신호(111)(111a 내지 111d)의 피크 위치 및 진폭은, 신호(301)(301a 내지 301d)로서, 도 8의 다크 펄스 처리부(304)에 입력된다.

[다크 펄스 처리부]

도 11 등을 사용하여, 다크 펄스 처리부(304)의 처리 등에 대해서 설명한다. 도 11은, 도 8의 다크 펄스 처리부(304)에 관한 보다 상세한 구성을 도시하고 있다. 다크 펄스 처리부(304)에서의 신호 피크 위치 검출부(302)는, 피크 위치 비교부(305)와, 메모리(311)를 갖는다.

피크 위치 비교부(305)는, 4채널의 BSE 검출 회로(211)로부터 송신되어 온 신호(301)(301a 내지 301d)를 입력한다. 신호(301)는, 상술한 피크 위치, 바꾸어 말하면 피크 시각(t로 함)의 정보나, 진폭 등의 정보를 갖고 있다. 피크 위치 비교부(305)는, 신호(301)의 1화소분에 포함되는 펄스 신호에 대해서 채널간에서 비교하기 위해서, 피크 위치의 시간차(ΔT로 함)를 산출한다. 피크 위치 비교부(305)는, 비교한 펄스 신호의 피크 위치나 진폭과, 피크 위치의 시간차(ΔT)를 포함하는 정보를 메모리(311)에 보존함과 함께, 신호(306)로서 출력한다.

다크 펄스 판정부(303)는, 각각의 펄스 신호간에서, 신호(306)의 시간차(ΔT)와, 판정 기준 정보(341)의 판정 기준값을 비교한다. 다크 펄스 판정부(303)는, 신호(306)의 시간차(ΔT)가 판정 기준값 이하일 경우, 비교한 펄스 신호는 BSE 신호라고 판정하고, 신호(306)의 시간차(ΔT)가 판정 기준값을 초과하는 경우, 비교한 펄스 신호는 다크 펄스라고 판정한다. 다크 펄스 판정부(303)는, 펄스 신호와 함께, 판정 결과, 즉 BSE 신호와 다크 펄스의 변별의 결과를 나타내는 신호(342)를 출력한다. 또한, 다크 펄스 판정부(303)는, 판정 결과를 포함하는 정보를 메모리에 보존해도 되고, 제어부(400)에 상태 정보로서 송신해도 된다.

다크 펄스 제거부(331)는, 펄스 신호 및 판정 결과의 신호(342)를 입력하고, 신호(342)에서 나타내지는 다크 펄스로 판정된 펄스 신호의 부분을 제거한다. 다크 펄스 제거부(331)는, 제거한 결과의 신호(332)를 출력하여, 화상 생성부(307)에 송신한다.

여기서, 다크 펄스 제거부(331)는, 다크 펄스 제거 후의 신호에 대해서, S/N을 확인·평가하기 위한 S/N 연산을 행해도 된다. 실시 형태 1에서는, 다크 펄스 제거부(331) 내의 S/N 연산부(331b)에 의해 이 S/N 연산도 행해진다. S/N 연산의 결과, 다크 펄스 제거 후의 신호에 관한 S/N을 나타내는 정보가 얻어진다. 다크 펄스 제거부(331)는, 이 S/N의 값을, S/N 목표값 기억부(345)에 설정·기억되어 있는 목표값(344)과 비교한다. 다크 펄스 제거부(331)는, 비교 결과, S/N이 목표값(344) 미만일 경우에는, 판정 기준 기억부(309)의 판정 기준값을 조정한다. 다크 펄스 제거부(331)는, 판정 기준 기억부(309)에, 조정 후의 판정 기준 정보(343)를 기억한다. 그 경우, 다크 펄스 판정부(303)는, 판정 기준 정보(341)로서, 조정 후의 판정 기준 정보(343)를 사용하여, 다시 다크 펄스 판정을 마찬가지로 행한다.

다크 펄스 제거부(331)에서 얻은 S/N이 목표값(344) 이상일 경우에는, 다크 펄스 판정부(303)는, 다크 펄스 제거 후의 신호(332)를 화상 생성부(307)에 송신한다. 화상 생성부(307)는, 다크 펄스 제거 후의 신호(332)에 기초하여 화상을 생성한다.

다크 펄스 제거부(331)에서의 다크 펄스 제거의 방법으로서는, 예를 들어 이하를 적용할 수 있다. 다크 펄스 제거부(331)는, 4채널의 신호(301)에 대해서, 다크 펄스라고 판정된 펄스 신호의 부분을 제로값으로 설정한다. 이에 의해 다크 펄스를 제거할 수 있다.

상술한 다크 펄스 처리부(304)의 구성은, 온라인 처리, 즉 거의 실시간으로의 신호 처리에 대응 가능한 구성이다. 또한, 실시 형태 1에서는, 오프라인 처리에서의 다크 펄스 판정이나 다크 펄스 제거에도 대응 가능하게 한다. 오프라인 처리는, 신호(111)의 발생 시보다 후의 임의의 때에 다크 펄스 판정 등의 처리를 행하는 것이다. 그 때문에, 다크 펄스 처리부(304)에서는, 상기 피크 위치 및 진폭을 포함하는 신호(301)(301a 내지 301d)나, 신호 피크 위치 검출부(302)가 출력하는 시간차(ΔT) 등을 포함하는 신호(306) 등에 대응한 데이터·정보를, 제어부(400)에도 송신한다. 제어부(400)는, 그러한 데이터·정보를, 메모리(702) 등의 기억 자원에 보존한다. 오프라인 처리를 행하는 경우에는, 제어부(400)는, 기억 자원에 보존되어 있는 데이터·정보를 참조하여, 프로그램 처리에 의해, 상술과 마찬가지의 다크 펄스 판정 등의 처리를 행한다.

[다크 펄스 판정]

도 12나 도 13은, 도 11의 다크 펄스 처리부(304)에 의한 처리의 구체예를 도시하는 모식 설명도이다. 도 12는, 시료(3)의 면의 주사에 의해 얻어진, 어떤 하나의 대상 위치의 동일 화소에 관한, 4채널(ch1, ch2, ch3, ch4)의 검출 신호인 신호(301)(301a 내지 301d)의 파형의 예를 나타낸다. 횡축은 시간축이다. 이 파형은, BSE 신호 파형 및 다크 펄스 파형을 내재하고 있다. 동일 프레임에 대해서, 각 채널의 동일 화소는 각각, G1,f,p, G2,f,p, G3,f,p, G4,f,p,로 표현된다. 이들 화소는, 동일한 기간으로서, 1화소 기간(PT)을 갖는다.

본 예에서는, 제1 채널(ch1)에서 수신한 신호(301a)에 있어서, 펄스 신호로서, 파형(W1), 파형(W2)을 갖는다. 제2 채널(ch2)에서 수신한 신호(301b)에 있어서, 펄스 신호로서 파형(W3)을 갖는다. 제3 채널(ch3)에서 수신한 신호(301c)에 있어서, 펄스 신호로서 파형(W4)을 갖는다. 제4 채널(ch4)에서 수신한 신호(301d)에 있어서, 펄스 신호로서 파형(W5)을 갖는다. 각 파형은, 피크 위치인 피크 시각을 갖고 있다. 예를 들어, 파형(W1)의 피크 위치인 피크 시각이 t1이다.

실시 형태 1에서, 신호 피크 위치 검출부(302)에 보내져 오는 신호(301)의 데이터는, 상술한 바와 같이 각 파형의 피크 위치 및 진폭을 포함하지만, 도 12에서는, 이해의 용이를 위해서, 펄스 파형으로서 도시하고 있다.

반사 전자는, 상술한 바와 같이, 전자총(101)의 전압(Vx), 전류(Ix)나, 시료(3)의 상태에 따라, 거의 동시에 4채널의 모든 BSE 검출기(110)에서 BSE 검출 신호가 검출되는 경우나, 더 적은 수의 채널에서 검출되는 경우가 있는데, 이들 BSE 검출 신호는, 거의 동시에 그러한 복수의 채널의 BSE 검출기(110)에 입력, 수신된다. 이에 반해, 다크 펄스는 랜덤하게 발생한다. 이것으로부터, 다크 펄스는, 그러한 복수의 채널의 BSE 검출기에 있어서, 동시에 발생할 확률은 작다. 실시 형태 1에서는, 이러한 메커니즘을 이용한다.

다크 펄스 처리부(304)의 다크 펄스 판정부(303)는, 전수인 4채널 중, 어느 것의 제1 수(예를 들어 N1=2개)의 채널의 BSE 검출기(110)에서, 펄스 신호의 피크 위치의 시간차(ΔT)가, 판정 기준값(α로 함) 이하로 되는지 초과하는지를 판단한다. 피크 위치의 시간차(ΔT)인 피크 시간차가 판정 기준값(α) 이하로 되는 것이, 제1 수(N1) 이상의 채널 내에서 거의 동시에 발생한 경우, 예를 들어 1화소 기간(PT) 내에서 발생한 경우, 다크 펄스 판정부(303)는, 이것에 해당하는 펄스 신호가 BSE 신호라고 판정한다.

한편, 피크 시간차가 판정 기준값(α) 이하로 되는 것이, 제1 수(예를 들어 N1=2개) 미만의 채널 내에서 거의 동시에 발생한 경우, 다크 펄스 판정부(303)는, 이것에 해당하는 펄스 신호가 다크 펄스라고 판정한다. 다크 펄스 판정부(303)는, 4채널의 펄스 신호를 각 채널간에서 비교하여, 피크 시간차가 판정 기준값(α)보다도 큰 경우에는, 거기에 해당하는 펄스 신호가 다크 펄스라고 판정한다.

도 13에는, 상기 펄스 신호의 파형에 관한 피크 시간차를 비교하는 방법의 예를 도시하고 있다. 다크 펄스 판정부(303)는, 4채널의 신호(301)(301a 내지 301d)에서의 1화소 기간(PT) 내에 피크 위치로서 포함되어 있는 파형(W1 내지 W5)에 대해서, 2개의 파형끼리의 조합을 망라적이면서 또한 중복 없이 조사한다. 도 13에는 그러한 조합의 비교예를 도시하고 있다. 다크 펄스 판정부(303)는, 기본으로서는, 다른 채널간의 파형간의 피크 시간차를 판단하고, 또한, 동일한 채널 내에 복수의 파형이 있을 경우에는 동일한 채널 내에서도 파형간의 피크 시간차를 판단한다.

본 예에서는, 첫째, 기준 파형으로서, 제1 채널(ch1)의 파형(W1)으로 하고, 비교 파형으로서, 제2 채널(ch2)의 파형(W3), 제3 채널(ch3)의 파형(W4), 제4 채널(ch4)의 파형(W5)으로 한다. 기준 파형과 비교 파형의 비교 조로서, (W1-W3), (W1-W4), (W1-W5)로 한다. 둘째, 기준 파형으로서, 제1 채널(ch1)의 파형(W2)으로 하고, 비교 파형으로서, 파형(W3), 파형(W4), 파형(W5)으로 한다. 셋째, 기준 파형으로서, 제2 채널(ch2)의 파형(W3)으로 하고, 비교 파형으로서, 파형(W4), 파형(W5)으로 한다. 넷째, 기준 파형으로서, 제3 채널(ch3)의 파형(W4)으로 하고, 비교 파형으로서, 파형(W5)으로 한다.

다크 펄스 판정부(303)는, 이들의 조에 대해서, 각각의 피크 시간차를 판정 기준값(α)과 비교한다. 본 예에서는, 우측에 나타내는 바와 같이, 전조합 중, 파형(W2)과 파형(W3)의 조에서의 피크 시간차로서, 피크 시각(t2)과 피크 시각(t3)의 시간차(ΔT)가 판정 기준값(α) 이하이다(ΔT≤α). 다른 조는, 시간차(ΔT)가 판정 기준값(α)을 초과한다. ΔT가 α 이하로 되는 것에 대응한 채널의 수가 2이다.

이것으로부터, 다크 펄스 판정부(303)는, 이 파형(W2)과 파형(W3)의 조를, BSE 신호라고 판정한다. 다크 펄스 판정부(303)는, 이 조에 해당하지 않는 다른 파형(W1, W4, W5)에 대해서는, 각각의 조합에서 시간차(ΔT)가 판정 기준값(α)을 초과하므로, 모두 다크 펄스라고 판정한다. 다른 프레임, 다른 화소에 대해서도, 시계열로 마찬가지로 처리가 행해진다.

상기한 바와 같이 다크 펄스 판정부(303)에 의해, 채널간에서 펄스 신호의 피크 시간차를 조사하여, 판정 기준값(α)이나 채널의 수(예를 들어 N1=2개)를 사용한 조건을 충족하는지 여부에 의해, BSE 신호와 다크 펄스를 변별할 수 있다. 또한, 조건을 구성하는 파라미터로서, 시간차(ΔT)가 판정 기준값(α) 이하로 되는 채널의 수(예를 들어 N1=2개)에 대해서도, 설정값으로서, 판정 기준 기억부(309)에 기억되어도 된다.

상기한 바와 같이 실시 형태 1은, 4채널이 있는 BSE 검출기(110)(110A 내지 110D)에 있어서, BSE 신호가 발생하는 위치·시간에는 각 채널간에서 상관이 있는 점, 및 다크 펄스가 발생하는 위치·시간은 각 채널간에서 상관이 없는 점을 이용한다. 실시 형태 1에 의하면, 이러한 메커니즘에 기초하여, 검출 펄스의 피크 위치를 비교함으로써, BSE 신호와 다크 펄스를 변별할 수 있다.

[처리 플로]

도 14는, 실시 형태 1의 하전 입자 빔 장치(1)에서의 주로 컨트롤러(100)에 의한 처리 플로를 나타낸다. 본 플로는 스텝 S101 내지 S113을 갖는다. 또한, 본 플로는, 도 8의 처리부(300)를 처리 플로로서 기술한 것에 상당하며, 처리 내용은 대응하고 있다. 일부 처리 내용은 도 6의 BSE 검출 회로(211)에서 행해진다.

스텝 S101에서, 컨트롤러(100)(상세하게는 프로세서(701). 이하 마찬가지임)는, BSE 검출을 개시한다. 이 개시는, 시료(3)의 계측의 개시 등과 대응하고 있다. 스텝 S102에서, 하전 입자 빔 장치(1)는, 4채널의 BSE 검출 계통의 출력 신호를 검출한다. 즉, 하전 입자 빔 장치(1)는, 상술한 4개의 BSE 검출기(110)(110A 내지 110D)로부터 출력하는 신호(111)(111a 내지 111d)를 얻는다.

스텝 S103에서, 하전 입자 빔 장치(1)는, 신호(111)(111a 내지 111d)에 기초하여, BSE 검출 회로(211)에 의해, 각 채널의 각 프레임의 각 대상 위치의 화소(Gc, f, p)에 대해서, 피크 위치인 피크 시각이나 진폭의 값을 검출한다. 컨트롤러(100)는, 피크 위치 등이 검출된 신호(301)(301a 내지 301d)를 입력·취득한다.

스텝 S104에서, 컨트롤러(100)는, 신호(301)(301a 내지 301d)에 기초하여, 대상의 화소마다 각 펄스 신호의 피크 시간차(ΔT)를 산출한다.

스텝 S105에서, 컨트롤러(100)는, 신호(301)에 기초하여 대상의 화소마다, 피크 위치, 진폭, 피크 시간차 등을 포함하는 정보를 메모리에 보존한다.

스텝 S106에서, 컨트롤러(100)는, 피크 시간차(ΔT)에 관한 판정 기준값(α)을 설정하거나, 또는 설정 완료된 판정 기준값(α)을 참조한다.

스텝 S107에서, 컨트롤러(100)는, 대상의 화소마다, 채널간에서 피크 시간차를 비교하여, 시간차(ΔT)가 판정 기준값(α) 이하인지를 판단한다. 판정 기준값(α) 이하인 경우("예")에는 스텝 S108로 진행하고, 판정 기준값(α)을 초과하는 경우("아니오")에는 스텝 S112로 진행한다. 보다 상세하게는, 상술한 바와 같이, 시간차(ΔT)가 판정 기준값(α) 이하인 펄스 신호의 조에 대응하는 채널의 수가 제1 수(예를 들어 N1=2개) 이상인지 여부도, 조건으로서 판단된다.

스텝 S108에서, 컨트롤러(100)는, 스텝 S107의 조건을 충족한 펄스 신호의 조에 대해서는, BSE 신호라고 판정한다.

스텝 S109에서, 컨트롤러(100)는, 스텝 S107의 조건을 충족하지 않는 펄스 신호의 조에 대해서는, 다크 펄스라고 판정한다. 바꾸어 말하면, 컨트롤러(100)는, 스텝 S108에서 BSE 신호라고 판정된 펄스 신호 이외의 펄스 신호에 대해서는, 다크 펄스라고 판정한다.

또한, 스텝 S112부터는 스텝 S113으로 진행한다. 스텝 S113에서는, 컨트롤러(100)는, 검출 신호로부터 다크 펄스로 판정된 부분을 제거한다.

스텝 S109에서, 컨트롤러(100)는, 대상인 전체 프레임, 전체 화소에 대해서, 상기 처리가 종료되었는지를 확인하고, 아직일 경우("아니오")에는 스텝 S103으로 돌아가서, 마찬가지로 반복한다. 종료되었을 경우에는 스텝 S110으로 진행한다.

스텝 S110에서는, 컨트롤러(100)는, 다크 펄스 제거 후의 효과를 확인하기 위해서, 상술한 S/N 연산을 행한다. 컨트롤러(100)는, 연산에서 얻은 S/N값이, S/N 목표값 이상으로 되었는지를 확인한다. 목표값에 도달하지 않았을 경우("아니오")에는, 스텝 S106으로 돌아간다. 이 경우, 스텝 S106에서, 컨트롤러(100)는, 판정 기준값(α)을 재설정한다. 목표값에 도달한 경우("예")에는, 스텝 S111로 진행한다.

스텝 S111에서는, 컨트롤러(100)는, 상기 처리 후의 BSE 신호(도 8의 신호(332))에 기초하여, 화상 생성부(307)에 의한 화상화를 행하여, 그 결과로서 생성된 화상을 얻는다. 또한, 스텝 S111에서, 컨트롤러(100)는, 상기 처리에서 다룬, 피크 위치, 진폭, 피크 시간차, 판정 기준값 및 화상 등의 관련된 데이터·정보를 출력한다. 이 출력은, 메모리에의 보존과, 외부 출력으로서, 도 1의 유저에 대한 출력을 포함한다. 예를 들어, 표시 화면에 있어서, GUI와 함께, BSE 검출에 기초한 화상 등이 표시된다.

상기 실시예에서는, BSE 검출기(110)로서 4채널, 바꾸어 말하면 4검출 계통을 갖는 경우로 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 4채널보다 적은 경우든 많은 경우든, 마찬가지로 적용 가능하다.

도 15는, BSE 처리 기능에 관한 것으로, 컨트롤러(100)가 메모리에 예를 들어 데이터베이스의 테이블로서 보존하는 데이터·정보의 예를 도시한다. 도 15의 상측 테이블은, 항목으로서, 시료(3)의 ID, 화소(Gc, f, p), 펄스 신호의 파형 ID, 피크 위치(바꾸어 말하면 피크 시각(t)), 진폭 및 화상의 파일명 등을 갖는다. 또한, 하측의 테이블은, 항목으로서, 펄스 신호의 파형 조합의 ID, 피크 시간차(ΔT), 판정 기준값 (예를 들어 α), 판정 결과로서 다크 펄스인지 BSE 신호인지의 값 등을 갖는다.

컨트롤러(100)는, 도 15의 테이블 정보를, GUI를 통한 화면에 표시시켜도 된다. 하측의 테이블은, 처리 과정에서 일시적으로 생성하는 테이블로 해도 된다.

[실시 형태 1의 효과 등]

이상 설명한 바와 같이, 실시 형태 1의 하전 입자 빔 장치(1)에 의하면, BSE 검출기(110)에서 발생하는 다크 펄스에 의한 검출의 열화를 저감할 수 있는, 바꾸어 말하면, 계측 정밀도 향상 등을 실현할 수 있다. 실시 형태 1에 의하면, BSE 검출기(110)의 출력 신호에 대해서, 다크 펄스와 BSE 신호를 변별해서 검출할 수 있고, 검출 결과에 있어서 다크 펄스를 제거할 수 있다. 이에 의해, 실시 형태 1에 의하면, BSE 검출기(110)에 기초한 취득 화상의 S/N이 향상되고, 또한, 구멍·홈 등의 3차원 구조의 상세한 정보를 얻을 수 있어, 높은 측장 정밀도 등을 실현할 수 있으며, 기차도 저감할 수 있다.

또한, 상술한 온라인 처리의 경우에는, 온라인 처리에 필요한 데이터·정보만을 취득해서 기억 자원에 일시 기억하면서, 거의 실시간으로 처리가 행해진다. 처리 완료된 일시 기억 데이터는 적절하게 삭제된다. 이 경우, 시스템에 필요한 기억 자원은 비교적 적어도 된다. 상술한 오프라인 처리의 경우에는, 오프라인 처리에 필요한 모든 데이터·정보가 일단 취득되어서 기억 자원에 보존된 후, 필요할 때, 그 보존된 데이터·정보를 참조하여 통합해서 처리가 행해진다. 이 경우, 어느 정도 계산에 시간이 걸려도 된다.

<실시 형태 2>

도 16 이후를 사용하여, 실시 형태 2의 하전 입자 빔 장치에 대해서 설명한다. 실시 형태 2 등의 기본적인 구성은 실시 형태 1과 마찬가지이며, 이하에서는, 실시 형태 2 등에서의 실시 형태 1과는 다른 구성 부분에 대해서 주로 설명한다. 실시 형태 2는, 실시 형태 1에 대하여 주로 다른 구성점으로서 이하가 있다.

실시 형태 1에서의 도 8의 다크 펄스 판정부(303)는, 1프레임의 대상 화소의 신호를 사용하여, 시간(T)으로서 1화소 기간(PT)마다, 다크 펄스인지 BSE 신호인지의 판정을 행하는 구성으로 했다. 실시 형태 1에서는, 프레임 기간마다 별도 판정으로 했다. 그에 대하여, 실시 형태 2에서는, 다크 펄스 판정부는, 대상 화소에 대해서, 그 화소를 포함한 복수의 프레임에 대응한 기간의 신호를 사용하여, 다크 펄스인지 BSE 신호인지의 판정을 행하는 구성으로 한다. 실시 형태 2에서는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 거의 동시의 펄스 신호의 발생에 관해서, 채널간에서 펄스 신호의 파형의 조합끼리 피크 시간차를 비교한다. 실시 형태 2에서는, 그 비교의 대상이 되는 시간 범위, 바꾸어 말하면 판정 대상 기간이, 복수의 프레임에 대응한 기간으로서 확장된다. 실시 형태 2에서는, 대상 위치의 화소마다, 복수의 프레임에 대응한 기간 내에서, 채널간에서 펄스 신호의 파형의 조합끼리 피크 시간차를 비교하여, BSE 신호인지 다크 펄스인지의 변별을 행한다.

[다크 펄스 처리부]

도 16은, 실시 형태 2에서의 다크 펄스 처리부(304) 내에서, 다크 펄스 판정부(303)의 전단에 있는, 신호 피크 위치 검출부(302B)의 기능 블록 구성예를 도시한다. 이 신호 피크 위치 검출부(302B)는, 입력측부터 순서대로 피크 위치 기억부(312), 피크 위치 합성부(330), 피크 위치 비교부(313)를 갖고, 또한, 판정 프레임수 기억부(314)를 갖는다. 피크 위치 기억부(312)는, 메모리를 포함하고 있다.

다크 펄스 처리부(304)는, 판정 프레임수 기억부(314)에, 판정 기준값의 하나로서, 판정 프레임수(351)를 설정한다. 판정 프레임수(351)를 FD로 한다. 판정 프레임수 기억부(314)에는, 판정 프레임수(FD)를 포함하는 정보가 기억된다. 판정 프레임수(FD)는, 최대 프레임수(F)보다도 작은 수이며, 설계상 혹은 유저 설정에서의 설정값으로 할 수 있다. 제어부(400)는, 미리, 유저 설정 등에 기초하여 판정 프레임수(FD)를 지정하여, 판정 프레임수 기억부(314)에 설정해도 된다.

피크 위치 기억부(312)는, 입력의 신호(301)에 대하여, 판정 프레임수 기억부(314)에 설정되어 있는 판정 프레임수(351)(FD)를 참조한다. 피크 위치 기억부(312)는, 복수의 채널의 신호(301)에서의 대상 화소에 대해서, 판정 프레임수(FD)에 대응한 복수의 프레임의 범위 내에서, 대상 화소에 대응한 1화소 기간에 포함되는 펄스 신호의 각 파형에 관한 피크 위치를 기억한다. 즉, 대상 화소(Gc, f, p)마다 피크 위치가 기억되는 화소수는, 각 프레임에 파형이 출현하고 있을 경우에는, FD를 승산한 개수가 된다. 전체 화소 및 전체 채널에서는, C×P×FD를 승산한 개수가 된다.

피크 위치 기억부(312)에 일단 기억된, 피크 위치 등을 포함하는 신호(352)는, 피크 위치 합성부(330)에 입력된다. 피크 위치 합성부(330)는, 판정 프레임수(FD)에 의한 판정 대상 기간 내의 각 파형의 피크 위치에 대해서 합성 처리를 행한다. 이 합성 처리는, 후단의 피크 위치 비교부(313)에서의 비교를 위한 처리이다.

도 17 등은, 피크 위치 합성부(330)에 의한 합성 처리에 관한 설명도이다. 도 17에는, 시료(3)의 면의 주사에 의해 얻어진, 4채널의 신호(301)(301a 내지 301d)에 대해서, 어떤 대상 위치의 화소로서 각 프레임 내에서 p번째의 화소에 대응한 1화소 기간(PT)에 대해서, 복수의 프레임의 예로서 프레임(f1, f2, f3)이라는 3개의 프레임에서의 펄스 신호의 파형의 예를 나타내고 있다. 본 예에서는, 판정 프레임수 FD=3이다. 예를 들어, 제1 채널(ch1)에 대해서, 3개의 프레임(f1, f2, f3)의 대상 화소(G1, f, p)는, 화소(G1, 1, p), 화소(G1, 2, p), 화소(G1, 3, p)로 나타낼 수 있다. 다른 채널에 대해서도 마찬가지이다.

이들 신호(301) 내에, BSE 신호나 다크 펄스가 내재하고 있다. 본 예에서는, 프레임(f1)에서는, 제1 채널(ch1)의 파형(w1), 제2 채널(ch2)의 파형(w2)을 갖고, 프레임(f2)에서는, 제3 채널(ch3)의 파형(w3), 제4 채널(ch4)의 파형(w4)을 갖고, 프레임(f3)에서는, 제1 채널(ch1)의 파형(w5), 제2 채널(ch2)의 파형(w6)을 갖는다. 각 파형은 피크 위치인 피크 시각(t)을 갖는다. 예를 들어 파형(w1)의 피크 위치가 피크 시각(tw1)이다.

또한, 대상 위치의 화소에 대해서, 예를 들어 프레임(f2)을 기준으로 할 경우, 1개 전의 프레임(f1)과, 1개 후의 프레임(f3)의, 전후의 프레임을 참조함으로써, 판정 대상 기간이 되는 복수(FD=3)의 프레임을 취할 수 있다. 이에 한정하지 않고, 예를 들어 프레임(f1)을 기준으로 할 경우, 1개 후의 프레임(f2)과 2개 후의 프레임(f3)의 시간적으로 후의 프레임을 참조함으로써 복수(FD)의 프레임을 취해도 된다. 예를 들어 프레임(f3)을 기준으로 할 경우, 1개 전의 프레임(f2)과 2개 전의 프레임(f1)의 시간적으로 전의 프레임을 참조함으로써 복수(FD)의 프레임을 취해도 된다.

피크 위치 합성부(330)는, 채널마다, 복수(FD=3)의 프레임(f1, f2, f3)의 파형을, 화소 기간(PT)마다의 파형군으로서 합성한다. 피크 위치 합성부(330)는, 합성 결과의 신호(353)를 출력한다.

도 18은, 도 17의 신호(301)에 기초하여, 채널마다 파형을 합성한 결과의 예를 도시한다. 또한, 복수의 프레임의 합성 후를 합성 프레임(1701)으로 하고, 대응해서 복수의 화소 기간의 합성 후를 합성 화소 기간(1702)이라고도 기재한다. 도 18의 합성 후의 신호를, 채널마다 신호(353a, 353b, 353c, 353d)로서 나타낸다. 제1 채널(ch1)의 합성 화소 기간(1702)의 신호(353a)에서는, 파형(w1)과 파형(w5)이 포함되어 있다. 파형(w1)과 파형(w5)은 거의 동일한 시각에 겹쳐 있다. 제2 채널(ch2)의 합성 화소 기간(1702)의 신호(353b)에서는, 파형(w2)과 파형(w6)이 포함되어 있다. 제3 채널(ch3)의 합성 화소 기간(1702)의 신호(353c)에서는, 파형(w3)이 포함되어 있다. 제4 채널(ch4)의 합성 화소 기간(1702)의 신호(353d)에서는, 파형(w4)이 포함되어 있다.

여기서, BSE 검출기(110)에서의 반사 전자(105)의 검출수가 적은 경우에는, 복수의 채널의 BSE 검출기(110)(110A 내지 110D)에서 BSE 신호에 대응한 펄스 신호로서 수신되지 않을 경우가 있다. 이 경우, 실시 형태 1에서 설명한 방법에서는, 복수의 채널에서 BSE 신호에 대응한 펄스 신호가 출현하는 수가 적으므로, BSE 신호와 다크 펄스의 변별을 위한 판정이 어려운 경우가 생길 수 있다.

그 때문에, 실시 형태 2에서는, 반사 전자(105)의 검출수가 적은 경우에도 판정하기 쉽도록, 판정 대상 기간을, 복수(FD)의 프레임에 의한 합성 프레임(1701)의 합성 화소 기간(1702)으로 확대하고 있다. 이와 같이, 채널마다 복수의 프레임의 신호를 합성함으로써, 합성 프레임(1701)의 합성 화소 기간(1702) 내에서는, BSE 신호에 대응한 펄스 신호를, 보다 많이 수신할 것으로 기대할 수 있다. 이 합성 화소 기간(1702)에서는, BSE 신호에 대응한 펄스 신호가, 복수의 채널에서 거의 동시에 발생할 확률이 높을 것으로 기대할 수 있다. 한편, 다크 펄스는 랜덤하게 발생하기 때문에, 합성 프레임(1701)의 합성 화소 기간(1702) 내에서도, 다크 펄스가 각 채널에 거의 동시에 발생할 확률은 낮을 것으로 기대할 수 있다. 이러한 메커니즘에 기초하여, 실시 형태 2에서는, 합성 후의 신호를 대상으로 해서, 실시 형태 1과 마찬가지로 조건을 사용하여, BSE 신호와 다크 펄스의 변별을 위한 판정이 행해진다.

피크 위치 비교부(313)에서는, 합성 후의 신호(353)(353a 내지 353d)에 기초하여, 각 채널의 펄스 신호의 파형에 대해서, 채널간에서의 조합마다 피크 시간차(ΔT)를 산출하고, 각 채널의 각 화소의 펄스 신호의 피크 위치, 피크 시간차 등의 정보를 포함하는 신호를, 신호(306)로서 출력한다.

다크 펄스 판정부(303)는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 신호(306)의 피크 시간차와, 판정 기준값(α)을 비교하여, 시간차(ΔT)가 판정 기준값(α) 이하인 것에 해당하는 채널수가 제1 수(예를 들어 N1=2) 이상인 경우에는, 당해 비교한 펄스 신호는 BSE 신호라고 판정한다. 다크 펄스 판정부(303)는, 이 조건을 충족하지 않는 펄스 신호에 대해서는 다크 펄스라고 판정한다. 그 후의 다크 펄스 제거부(331) 등의 처리는 실시 형태 1과 마찬가지이다.

도 19에는, 도 18의 합성 후의 신호(353)에 기초하여, 파형의 조합끼리에서 피크 시간차를 조사하는 예를 도시하고 있다. 실시 형태 1과 마찬가지로, 파형의 모든 조합에 대해서 망라적이면서 또한 중복 없이 피크 시간차가 조사된다. 동일한 채널 내에서의 다른 프레임의 복수의 파형(예를 들어 파형(w1)과 파형(w5))에 대해서도, 조로서 조사된다.

본 예에서는, 도 18의 제1 채널(ch1)의 프레임(f1)의 파형(w1)과, 제1 채널(ch1)의 프레임(f3)의 파형(w5)과, 제4 채널(ch4)의 프레임(f2)의 파형(w4)의 3개의 파형에 있어서, 각각 피크 시간차가 판정 기준값(α) 이하이다. 이것으로부터, 다크 펄스 판정부(303)는, 파형(w1), 파형(w4) 및 파형(w5)을, BSE 신호라고 판정하고, 파형(w2), 파형(w3) 및 파형(w6)에 대해서는, 다크 펄스라고 판정한다.

[처리 플로]

실시 형태 2에서의 컨트롤러(100)의 처리 플로는, 실시 형태 1의 도 14의 플로와 개략적으로 마찬가지이지만, 다른 구성점으로서 이하와 같이 된다. 상술한 스텝 S102에서는, 컨트롤러(100)는, 최초, 복수(F)의 프레임 중, 제1 프레임으로부터 순서대로 처리를 개시한다. 상술한 도 16과 같이, 컨트롤러(100)는, 메모리에 프레임마다의 정보를 기억하면서 처리를 행한다. 스텝 S103에서는, 컨트롤러(100)는, 대상 화소마다, 대상 화소를 포함하는 프레임에서 화소 기간의 신호를 취득하고, 피크 위치 등을 검출한다.

스텝 S104에서는, 컨트롤러(100)는, 대상 화소마다, 예를 들어 전후의 프레임을 포함하는 복수(FD)의 프레임을 범위로 하여, 메모리에 기억된 프레임마다의 정보를 참조하면서 화소 기간의 신호를 취득하고, 펄스 신호간에서의 피크 시간차 등을 산출한다. 스텝 S105에서는, 컨트롤러(100)는, 산출된 피크 시간차 등을 메모리에 기억한다. 컨트롤러(100)는, 프레임마다 순차적으로, 스텝 S102 내지 S105의 처리를 마찬가지로 반복한다.

그 후, 컨트롤러(100)는, 메모리의 정보에 기초하여, 도 17과 같은 합성 처리를 행하고, 합성 후의 신호를 대상으로 해서, 스텝 S106 이하의 처리를 마찬가지로 행한다. 합성 처리는, 바꾸어 말하면, 다른 프레임의 각 화소 기간을, 동일한 하나의 합성 프레임(1701)의 합성 화소 기간(1702)으로서 통합함으로써, 피크 시각을 비교 가능하게 하는 것이다.

[실시 형태 2의 효과 등]

실시 형태 2에서는, 복수(4개)의 채널의 BSE 검출기(110)에 있어서, 복수(FD)의 프레임에서의 BSE 신호의 발생 위치·시간에는 동일 채널간 및 각 채널간에서 상관이 있는 점, 및 다크 펄스의 발생 위치·시간은 각 채널간에서 상관이 없는 점을 이용한다. 실시 형태 2에서는, 이러한 메커니즘에 기초하여, 복수의 채널의 검출 신호에서의 펄스의 피크 위치를 비교함으로써, BSE 신호와 다크 펄스를 변별할 수 있다. 또한, 실시 형태 2에서는, 다른 채널간의 상관뿐만 아니라, 도 18의 예에도 나타낸 바와 같이, 동일 채널의 다른 프레임간에서 신호의 상관이 있는 경우에도, 그 신호에 대해서 BSE 신호와 다크 펄스의 변별이 가능하게 된다. 이에 의해, 반사 전자의 검출이 적은 경우에도, BSE 신호의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

<실시 형태 3>

도 20 이후를 사용하여, 실시 형태 3의 하전 입자 빔 장치에 대해서 설명한다. 실시 형태 3은, 실시 형태 2의 변형예로서도 파악된다. 실시 형태 2 및 실시 형태 1에서는, 변별을 위한 판정 대상으로서, 복수의 채널의 BSE 검출기(110)로부터의 복수의 검출 신호를 대상으로 했다. 실시 형태 3에서는, 실시 형태 2와 마찬가지로 판정 대상 기간을 복수(FD)의 프레임 등의 기간으로 확장한다. 실시 형태 3에서는, 복수의 채널의 BSE 검출기(110)로부터의 복수의 검출 신호를 대상으로 하는 것이 아니라, 단일한 채널의 BSE 검출기(110)로부터의 단일한 검출 신호를 대상으로 하여, 실시 형태 2와 마찬가지로 변별을 위한 판정을 행한다. 컨트롤러(100)는, 단일한 BSE 검출기(110)로부터의 단일한 검출 신호를 대상으로 하여, 대상 위치의 화소에 대해서, 복수(FD)의 프레임을 범위로 해서, BSE 신호와 다크 펄스의 변별의 판정을 행한다.

[단일한 BSE 검출기]

도 20은, 실시 형태 3에서의 다크 펄스 판정에 관한 모식 설명도이다. 실시 형태 3의 예에서는, 도 2의 BSE 검출기(110) 중 예를 들어 제1 채널(ch1)의 BSE 검출기(110A)의 검출 신호(111a)(도 6에서의 신호(301a))만을 판정 대상으로서 사용하는 경우를 설명한다. 또한, 이에 한정하지 않고, 변형예로서는, 하전 입자 빔 장치에 있어서 단일한 BSE 검출기밖에 구비하지 않는 경우에도, 그 단일한 BSE 검출기를 대상으로 하여, 마찬가지의 판정이 가능하다.

실시 형태 3에서, 컨트롤러(100)의 다크 펄스 처리부(304)의 구성은 도 11이나 도 16과 마찬가지이며, 다른 구성점으로서는, 도 16의 피크 위치 기억부(312)는, 단일한 BSE 검출기로부터의 검출 신호, 예를 들어 신호(301a)만을 입력하여, 시계열로 프레임마다 처리를 행한다. 피크 위치 기억부(312)는, 대상 위치의 화소마다, 판정 프레임수(FD)에 대응한 복수의 프레임을 판정 대상 기간으로 하여, 각 프레임에서 펄스 신호의 피크 위치를 산출하고, 메모리에 기억한다. 피크 위치 기억부(312)는, 단일한 BSE 검출기의 검출 신호에 기초한, 각 프레임에서의 펄스 신호의 피크 위치 등의 신호를, 단일한 계열의 신호(352)로서 출력한다.

피크 위치 합성부(330)는, 그 신호(352)에 기초하여, 도 20의 예와 같이, 실시 형태 2와 마찬가지로, 대상 화소마다 복수(FD)의 프레임의 화소 기간의 신호를 하나로 합성하여, 합성 프레임(1901)에서의 합성 화소 기간(1902)의 신호로 한다. 도 20의 예는, 도 17, 도 18 중 제1 채널(ch1)의 신호(301a)의 부분을 추출한 것에 상당하고 있다. 피크 위치 합성부(330)는, 합성 후의 신호(353)를 출력한다.

피크 위치 비교부(313)는, 합성후의 신호(353)에 기초하여, 대상 화소마다, 합성 화소 기간(1902)에 포함되어 있는 펄스 신호의 파형끼리의 피크 시간차(ΔT)를 판정 기준값(α)으로서 역치와 비교하여, BSE 신호와 다크 펄스의 변별의 판정을 행한다. 이 판정은, 이하와 같이 된다.

실시 형태 3의 하전 입자 빔 장치(1)의 컨트롤러(100)는, 단일한 BSE 검출기로부터의 단일한 계통의 출력 신호에 대해서, 대상 위치의 화소마다, 시간(T)으로서 복수(FD)의 프레임의 기간 내에서, 수신·출현하는 펄스 신호를 대상으로 한다. 그리고, 컨트롤러(100)는, 복수(FD)의 프레임의 기간 내에서, 복수, 적어도 2개의 펄스 신호가 수신·출현하고 있을 경우에 있어서, 그것들의 펄스 신호의 파형간에서 피크 시간차가 역치 이하로 되는지 여부를 판단한다. 컨트롤러(100)는, 그러한 펄스 신호의 파형간에서 피크 시간차가 역치 이하로 되는 경우에는, 그러한 펄스 신호는 BSE에 기인하는, 바꾸어 말하면 BSE 신호라고 추측·판정한다.

반대로 말하면, 컨트롤러(100)는, 복수(FD)의 프레임에 의한 기간 내에서, 단일한 펄스 신호밖에 수신·출현하고 있지 않은 경우나, 복수의 펄스 신호가 수신·출현하고 있어도 파형간에서 피크 시간차가 역치를 초과하는 경우에는, 그러한 펄스 신호는 다크 펄스에 기인하는, 바꾸어 말하면 다크 펄스라고 추측·판정한다.

[실시 형태 3의 효과 등]

상기한 바와 같이 실시 형태 3에 의하면, SEM 등에 있어서, 단일한 BSE 검출기, 단일한 BSE 검출 계통의 검출 신호를 대상으로 하는 경우에도, BSE와 다크 펄스의 변별이 가능하다.

또한, 실시 형태 3의 변형예로서는, SEM 등에 있어서, 도 2와 같이 복수의 BSE 검출기, 복수의 BSE 검출 계통을 구비할 경우에, 그것들로부터 선택한 임의의 1개의 BSE 검출기의 출력 신호를 대상으로 하여, 상기 실시 형태 3와 마찬가지의 판정을 행하는 것이 가능하다. 또한, 각각의 BSE 검출기의 출력 신호마다, 독립적으로 상기 실시 형태 3과 마찬가지의 판정을 행하는 것도 가능하다.

또한, 실시 형태 3이나 실시 형태 2의 변형예로서, 판정 대상 기간은, 복수(FD)의 프레임에 의한 기간으로 하는 것에 한하지 않고, 대상 화소를 포함한 시간(T), 예를 들어 복수의 화소 기간 등으로 해도 된다. 또한, 실시 형태 3의 변형예로서, 판정 대상 기간 내에서, 수신·출현하는 펄스 신호의 파형의 수를 판단해도 된다. 즉, 컨트롤러(100)는, 단일한 BSE 검출기로부터의 출력 신호에 대해서, 대상 위치의 화소마다, 판정 대상 기간 내에서, 어떤 수(예를 들어 3개) 이상의 펄스 신호의 파형간에서 피크 시간차가 역치 이하로 되는지 여부를 판단한다. 이 파형수에 관련된 수에 대해서도, 판정 기준 정보의 하나로서, 설계상 혹은 유저 설정 등에서의 설정값으로 할 수 있다.

<실시 형태 4>

도 21 이후를 사용하여, 실시 형태 4의 하전 입자 빔 장치에 대해서 설명한다. 실시 형태 4는, 복수의 채널의 BSE 검출기를 구비하는 실시 형태 1이나 2의 어느 것을 베이스로 해도 구성할 수 있고, 실시 형태 1이나 2에 대하여 추가·수정되는 특징을 갖는다. 실시 형태 4는, BSE 신호와 다크 펄스의 변별에 관해서, BSE 검출 계통의 신호뿐만 아니라, SE 검출 계통의 신호를 보조로서 참조하여, 보정으로서 반영함으로써, 정밀도를 높인다. 실시 형태 4에서는, 실시 형태 1을 베이스로 해서, 실시 형태 1에서의 단일 프레임을 사용한 판정 방법과, 실시 형태 2에서의 복수 프레임을 사용한 판정 방법의 양쪽을 사용하는 예를 설명한다.

[처리부]

도 21은, 실시 형태 4에서의 컨트롤러(100)의 처리부(308)의 구성예를 도시한다. 도 21의 구성은, 실시 형태 1에 대하여 주로 다른 구성점으로서는, 처리부(308)에서, 형상 추정부(317)가 추가되어 있고, 다크 펄스 처리부(304)에서, 가중치 부여부(316)가 추가되어 있다.

실시 형태 4에서는, 도 2의 SE 검출기(115)로부터 SE 검출 회로(116)를 통해서 출력된 SE 검출 신호(310)가 형상 추정부(317)에 입력된다. 형상 추정부(317)는, SE 검출 신호(310)에 기초하여, 시료(3)의 면 상의 구조의 위치나 형상을 추정한다. 상술한 도 10과 같이, 예를 들어 상면(902)과 깊은 홈 구조(901)에서 2차 전자의 검출 용이성이 다르므로, SE 검출 신호(310)로부터, 예를 들어 휘도의 차이로부터 구조의 위치나 형상을 추정 가능하다. 예를 들어 도 9의 (A)와 같이, 시료(3)의 상면(902)에서 깊은 홈 구조(901)의 개구부의 형상이 개략 직사각 형상이라고 추정할 수 있고, 긴 변이나 짧은 변의 치수, 깊이(901c)의 치수 등도 추정할 수 있다. 형상 추정부(317)는, 추정한 형상 등을 나타내는 신호(318)를 출력한다.

가중치 부여부(316)는, 신호(318)에 기초하여, 4채널의 BSE 검출 계통의 신호(301)(301a 내지 301d)에서의 동일한 화소간에서 얻어지는 BSE 신호의 수에 가중치 부여를 행한다. 이에 의해, 다크 펄스의 판정율을 향상시킨다. 가중치 부여부(316)는, 가중치 부여를 나타내는 신호(323)를 출력한다. 다크 펄스 제거부(331)는, 신호(323)의 가중치 부여값에 기초하여, 다크 펄스 판정부(303)로부터의 판정 결과의 신호(322)를 보정한다. 다크 펄스 제거부(331)는, 보정된 결과에 기초하여 다크 펄스를 제거한다.

상술한 도 10과 같이, 시료(3)의 구멍·홈 등의 구조, 예를 들어 저부로부터 얻어지는 2차 전자는 수가 적은 것에 반해, 시료 표면으로부터 얻어지는 2차 전자는 반사 전자에 비하여 수가 많다. 그 때문에, SE 검출 신호를 이용함으로써, 시료 표면의 어느 개소에 구멍·홈 등의 구조가 있는지를 추정·판정 가능하다.

이 경우, 특정된 구조에 관련된 화소에 대해서는, 실시 형태 2에서 나타낸 복수(FD)의 프레임에 의한 판정 대상 기간을 이용하여, BSE 신호와 다크 펄스를 변별하고, 특정된 구조 이외의 시료 표면의 개소에 대응한 기타 화소에 대해서는, 실시 형태 1에서 나타낸 단일 프레임의 판정 대상 기간을 이용하여, BSE 신호와 다크 펄스를 변별한다. 이에 의해, 처리 시간의 저감이나, 필요한 기억 자원(예를 들어 피크 위치 기억부(312) 내의 메모리)의 용량 저감 등에 효과가 있다.

도 21이나 도 22 등을 사용하여, 구조의 특정에 기초하여 변별의 정밀도를 향상시키는 방법에 대해서 설명한다. 도 21에서, 신호 피크 위치 검출부(302)의 피크 위치 비교부(305)로부터는, 4채널의 각 채널의 신호(301)(301a 내지 301d)에 기초한, 화소마다 포함되는 펄스 신호의 피크 위치 등의 신호(321)(321a 내지 321d)가 다크 펄스 판정부(303)에 입력된다. 다크 펄스 판정부(303)에서는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에서의 판정 방법과 마찬가지로 하여, 피크 시간차와 판정 기준값(α)의 비교 등에 의해, BSE 신호와 다크 펄스를 변별한다.

변별 결과의 각 채널의 신호(322)(322a 내지 322d)가 다크 펄스 제거부(331)에 입력된다. 여기서, 다크 펄스 제거부(331)에서는, 가중치 부여부(316)로부터의 가중치 부여의 신호(323)를 사용해서, 변별 결과에 대하여, BSE 신호의 개수에 가중치 부여에 의한 보정을 행하여, 채널마다 BSE 신호와 다크 펄스의 수량의 비율을 조정한다. 이 가중치 부여는, 시료(3)의 구조에 따른 각 채널의 검출 감도에 기초하여 결정된다.

도 22 및 도 23은, 가중치 부여에 관한 모식 설명도이다. 도 22는, 시료(3)의 표면에서의 깊은 홈 구조 등의 구조(2100)의 개소 및 형상의 예와, 그 구조(2100)에 대한 4채널의 BSE 검출기(110)(110A 내지 110D)의 배치 관계를 나타낸다. 도 22에서는, X-Y면에서의 모식 설명도로서, 빔 광축에 대응하는 중심의 점(O)의 위치에 존재하는 구조(2100)를 확대해서 도시하고 있고, 우측에 나타내는 바와 같이, 좌측과 마찬가지의 톱 뷰 화상으로서의 검출 화상(2101)을 갖는다고 파악해도 된다.

본 예에서는, 구조(2100)는, 도 9의 깊은 홈 구조(901)와 마찬가지로, 개략적으로 직사각형 형상이며, 저부까지의 깊이를 갖는다. 구조(2100)의 개구부는, X 방향에서의 짧은 변과, Y 방향에서의 긴 변을 갖는다. 여기에서는, 짧은 변의 길이를 D, 긴 변의 길이를 H로 한다. 구조(2100)의 위치는, 예를 들어 시료(3)의 좌표계 등에 있어서 위치 좌표(x, y)로 나타낼 수 있다. 또한, 시료(3)의 좌표계나, 스테이지의 좌표계나, 검출 화상의 좌표계 등의 각종 좌표계는, 대응 관계를 가지며, 적절하게 변환 가능하다.

본 예에서는, 구조(2100)의 긴 변이 Y축을 따라 신장되고 있고, 그 Y축의 방향에서는, 중심의 점(O)에 대하여, 일방측(도 22에서의 상측)의 위치에 제1 채널(ch1)(North)의 BSE 검출기(110A)가 배치되어 있고, 타방측(도 22에서의 하측)의 위치에 제2 채널(ch2)(South)의 BSE 검출기(110B)가 배치되어 있다. 짧은 변이 신장되어 있는 X축의 방향으로는 제3 채널(ch3)(West)의 BSE 검출기(110C), 제4 채널(ch4)(East)의 BSE 검출기(110D)가 배치되어 있다.

상술한 도 10과 같이, 깊은 홈 구조(901)의 긴 변 방향에서는, 반사 전자가 상대적으로 많이 출사하는 것에 반해, 짧은 변의 방향에서는, 반사 전자가 출사하는 수가 상대적으로 적어지는 관계가 있다. 이러한 관계를, 구조(2100)의 종횡비로서 D/H를 사용해서 표현할 수 있다. 본 예에서는, 이 종횡비의 파라미터는, Y 방향의 긴 변의 길이(H)를 분모로 하고, X 방향의 짧은 변의 길이(D)를 분자로 한 비율로 한다. 구조(2100)의 형상으로서, Y 방향의 변이 길어 D/H의 값이 1에 대하여 작은 형상일수록, Y축에 배치된 BSE 검출기(110A, 110B)의 BSE 검출 감도가 상대적으로 높다고 할 수 있다.

그래서, 실시 형태 4에서는, 상기와 같은 구조(2100)의 위치 및 형상과, 각 채널의 BSE 검출기(110)의 배치 관계에 기초하여, BSE 검출 감도에 가중치 부여에 의한 보정을 행하는 것이다. 상세하게는, 이 가중치 부여에 의한 보정은, BSE 검출기(110)를 포함하는 BSE 검출 계통 자체나, 다크 펄스 판정부(303)의 판정 자체에서의 가중치 부여에 의한 보정으로 하는 것이 아니라, 판정 결과에 대한 가중치 부여에 의한 보정으로 한다.

도 23의 표는, 구조(2100)에 대하여, 4채널의 BSE 검출기(110)에서의 동서남북의 4방향으로 출사해서 각 BSE 검출기(110)에서 수신되는 BSE의 수량의 비율 예를 나타내고 있다. 본 예에서는, D/H의 값이 작아질수록, Y 방향으로 길게 구조(2100)가 신장되어 있어, X 방향으로 배치된 BSE 검출기(110A, 110B)에서 수신하는 BSE의 비율이 높아진다. 한편, D/H의 값이 커질수록, X 방향으로 구조(2100)가 신장되어 있어, Y 방향으로 배치된 BSE 검출기(110C, 110D)에서 수신하는 BSE의 비율이 높아진다. D/H가 1에 가까운 경우에는, X 방향과 Y 방향에서 길이가 동일 정도로, 각 채널의 BSE 검출기(110)에서의 BSE의 수신 비율은 동일 정도가 된다.

예로서, 구조(2100)의 형상에 대해서, D/H=0.6일 경우, Y 방향의 North의 BSE 검출기(110A)와 South의 BSE 검출기(110B)에서 수신하는 비율이 각각 0.4이며, X 방향의 East의 BSE 검출기(110D)와 West의 BSE 검출기(110C)에서 수신하는 비율이 각각 0.1이 된다. 전체를 1로 해서, 0.4+0.1+0.1+0.4=1이다. 도 23의 표에서는, D/H가 「0.5 내지 0.7」인 행에서, 이들 N, E, W, S의 각 BSE 검출기(110)에서의 BSE의 수신 비율을 나타내고 있다.

이러한 각 채널에서의 BSE의 수신 비율, 바꾸어 말하면 검출 감도를, 다른 표현으로서, 확률로도 표현할 수 있다. 예를 들어, D/H=0.6일 경우, N, E, W, S의 각 BSE 검출기(110)에서의 BSE의 수신 확률을, {40％, 10％, 10％, 40％}로 나타낼 수 있다. 도 23의 표와 같은 비율은, 미리 테이블이 데이터로서 설정해 두어도 된다.

상기 예와 같이, 형상 추정부(317)는, SE 검출 신호에 기초하여 구조(2100)의 위치 및 형상을 추정하고, 가중치 부여부(316)는, 추정 결과에 기초하여, 각 채널의 BSE 검출의 비율, 검출 감도를 상정한다. 가중치 부여부(316)는, 예를 들어 D/H의 값에 기초하여 도 23의 표로부터 각 채널의 비율을 참조하여도 되고, 그 때마다 비율을 산출해도 된다. 그리고, 가중치 부여부(316)는, 각 채널의 비율에 기초하여, 판정 결과의 신호(322)(322a 내지 322d)에서의 각 채널의 판정 결과를 보정하기 위한 가중치 부여를 결정한다.

이 가중치 부여의 결정 방법으로서는, 예를 들어 이하를 적용할 수 있다. 다크 펄스 판정부(303)에 의한 판정 결과의 신호(322)(322a 내지 322d)는, 채널마다, 포함되는 각 펄스 신호에 대해서, BSE 신호인지 다크 펄스인지의 추정·판정 결과의 정보를 갖고 있다. Y 방향(N, S)의 BSE 검출기(110A, 110B)에 대응한 신호(322a, 322b)에서는 각각 비율 0.4에 가까워지고, X 방향(W, E)의 BSE 검출기(110C, 110D)에 대응한 신호(322c, 322d)에서는 각각 비율 0.1에 가까워지도록, 가중치 부여를 결정하여, 신호(323)로서 출력한다. 다크 펄스 제거부(331)는, 그 가중치 부여의 신호(323)에 따라서, 판정 결과의 신호(322)(322a 내지 322d)에서의, BSE 신호로 판정되어 있는 펄스 신호에 대해서, BSE 신호인지 다크 펄스인지의 재판정을 행함으로써, BSE 신호수를 보정한다.

또한, 본 실시예에서는, 다크 펄스 제거부(331)가 가중치 부여에 따라서 재판정을 행하는 구성으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 다크 펄스 판정부(303) 내에 가중치 부여에 따라서 재판정을 행하는 기능 블록을 마련하는 구성으로 해도 되고, 다크 펄스 판정부(303)와 다크 펄스 제거부(331)의 사이에 그 기능 블록을 마련하는 구성으로 해도 된다.

도 22의 예에서는, 구조(2100)의 위치에 대하여 4개의 BSE 검출기가 등거리인 것으로 해서 검출의 비율을 상정하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 구조(2100)의 위치에 대하여 4개의 BSE 검출기가 다른 거리에 있을 경우에, 그 거리에 따라 검출의 비율을 다르게 해도 된다. 즉, 거리가 가까울수록 검출 비율을 높게 해도 된다.

또한, 도 22의 예에서는, 구조(2100)에 대한 빔의 입사 방향을, 면 수직인 Z 방향으로 하여, 검출의 비율을 상정하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 구조(2100)에 대하여 빔이 경사 방향으로부터 입사하는 경우, 그 경사 방향에 따라, 검출의 비율을 다르게 해도 된다. 구조(2100)에 대하여 빔이 경사 방향으로부터 입사하는 경우란, 빔 광축이 틸트 방향과 같이 되는 경우나, 빔의 주사 방향을 고려하는 경우를 들 수 있다.

도 24에는, 상기 가중치 부여를 사용한 재판정, 보정의 구체예를 나타내고, 이하와 같다. 예를 들어, 도 24의 표에 나타내는 바와 같이, 어떤 대상 화소의 기간에 대해서, 다크 펄스 판정부(303)의 판정 결과로서, 제1 채널(ch1)(North)에서 BSE 신호로 판정된 펄스 신호의 개수가 AS개, 다크 펄스로 판정된 펄스 신호의 개수가 AD개로 한다. 마찬가지로, 제2 채널(ch2)(South)에서는, 각각 BS개, BD개, 제3 채널(ch3)(West)에서는, 각각 CS개, CD개, 제4 채널(ch4)(East)에서는, 각각 DS개, DD개로 한다.

BSE의 판정 결과에 관해서, AS:BS:CS:DS의 비가, 예를 들어 0.4:0.1:0.1:0.4라는 상술한 비율의 비와는 다르다고 하자. 이 경우, 다크 펄스 처리부(304)는, 다크 펄스로 판정되어 있는 펄스 신호(AD, BD, CD, DD)의 일부를, BSE 신호로서 다시 판정함으로써, AS:BS:CS:DS의 비가, 그 0.4:0.1:0.1:0.4라는 비율에 가까워지도록 보정을 행한다.

예로서, BSE 신호의 개수로서, AS=2, BS=0, CS=1, DS=2이며, BSE 신호의 비가 0.2:0:0.1:0.2이며, 다크 펄스의 개수로서, AD=3, BD=3, CD=4, DD=1이었다고 하자. 그 경우, BSE 신호의 개수로서, AS=2+2=4, BS=0+1=1, CS=1+0=1, DS=2+1=3과 같이 늘리고, 다크 펄스의 개수로서, AD=3-2=1, BD=3-1=2, CD=4-0=4, DD=1-1=0과 같이 줄여서, 다크 펄스로 판정된 펄스 신호의 일부를 BSE 신호로서 옮기도록 재판정이 행해진다. 재판정에서는, AS:BS:CS:DS의 비가, BSE 검출의 비율 {0.4:0.1:0.1:0.4}에 가까워지도록, 가중치 부여에 의한 보정이 행해진다. 보정 전의 BSE 신호의 비는, AS:BS:CS:DS={0.2:0:0.1:0.2}이며, 보정 후에는 예를 들어 {0.4:0.1:0.1:0.3}으로 되어, BSE 검출의 비율 {0.4:0.1:0.1:0.4}에 가까워진다.

상기한 바와 같이 실시 형태 4에서는, 시료(3)의 3차원 구조에 따른 각 채널의 BSE 검출의 비율을 고려하여, BSE 신호와 다크 펄스의 변별의 판정 결과가, 그 비율에 가까워지는 것이 자연스러운 것으로 상정하고, 판정 결과에 대하여 가중치 부여에 의한 보정을 행하는 것이다.

[처리 플로]

도 25는, 실시 형태 4에서의 처리 플로를 나타낸다. 본 플로는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2의 플로를 베이스로 해서, SE 검출 계통에 관한 스텝 S411 등이 추가되어 있다. 스텝 S401 및 스텝 S402는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2의 플로와 마찬가지이기 때문에 상세를 생략한다. 스텝 S401에서는, 대상의 시료(3)에 대해서, 4채널의 BSE 검출기(110)를 사용한 BSE 검출을 개시한다.

스텝 S402에서는, 컨트롤러(100)는, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에서 설명한 방법을 사용하여, 대상 화소마다, BSE 신호인지 다크 펄스인지의 변별을 위한 판정을 행한다. 이때, 방법의 구분 사용의 예로서는, 상술한 바와 같이, 시료(3)의 표면이 대상일 경우에는 실시 형태 1의 방법을 적용하고, 깊은 홈 구조 등이 대상일 경우에는 실시 형태 2의 방법을 적용한다. 이에 한정하지 않고, 변형예로서는, 구분 사용하지 않고, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2의 어느 것의 방법만을 적용해도 된다.

한편, 스텝 S411 내지 S414는, 스텝 S401 내지 S402와는 시간적으로 병렬로 행하는 것이 가능하다. 스텝 S411에서는, 컨트롤러(100)는, 대상의 시료(3)에 대해서, SE 검출기(115)를 사용한 SE 검출을 개시한다. 스텝 S412에서, 컨트롤러(100)는, 상술한 형상 추정부(317)와 같이, 시료(3)의 면에서의 구멍·홈 등의 구조에 대해서, 위치 및 형상을 추정한다. 스텝 S413에서, 컨트롤러(100)는, 상술한 도 22, 도 23과 같이, 추정된 구조에 따른, 4채널의 BSE 검출기(110)의 BSE 검출 비율을 추정한다. 스텝 S414에서, 컨트롤러(100)는, 추정된 비율에 기초하여, BSE 신호와 다크 펄스의 가중치 부여를 결정한다. 가중치 부여의 정보는, 예를 들어 채널마다, BSE 신호나 다크 펄스의 개수의 증감을 나타내는 정보이다.

한편, 스텝 S403에서는, 컨트롤러(100)는, 스텝 S402의 판정 결과의 신호에 대해서, 상술한 도 24와 같이, BSE 신호 판정의 비가, BSE 검출의 비율에 가까워지도록, 가중치 부여에 의한 보정을 행한다. 가중치 부여에 의한 보정은, 상술한 예와 같이, 다크 펄스 개수의 일부를 BSE 신호 개수로서 옮기는 재판정이다.

스텝 S404에서는, 실시 형태 1 등과 마찬가지로, 컨트롤러(100)는, 상기 보정이 반영된 판정 결과에 대하여, 다크 펄스의 제거를 행한다. 그 후, 생략하지만, 상술과 마찬가지로, 검출 신호의 화상화 등이 행해진다.

[실시 형태 4의 효과 등]

상기한 바와 같이 실시 형태 4에서는, SE 검출 계통의 검출 신호를 사용하여, 시료(3)의 구조와 복수의 채널의 BSE 검출기의 관계에 기초한 BSE 신호의 검출 비율을 상정하여, 판정 결과에 가중치 부여에 의한 보정을 행한다. 이에 의해, 실시 형태 4에 의하면, BSE 신호와 다크 펄스의 변별 정밀도를 향상시킬 수 있고, 취득 화상의 S/N을 향상시킬 수 있다.

[GUI예]

도 26에는, 각 실시 형태에서 적용 가능한, 도 8의 GUI(500)의 화면 표시예를 나타낸다.

도 26의 화면에서는, 설정값 란(2601)과, 출력값 란(2602)을 갖는다. 설정값 란(2601)에서는, 실시 형태에서 취급한 각종 설정값이 표시되어 있다. 유저는, 본 화면에서 설정값을 확인할 수 있고, 필요에 따라 설정값을 입력해서 변경할 수 있다. 본 예에서는, BSE/다크 펄스 판정 기준값으로서, 피크 시간차의 역치인 상술한 판정 기준값(α), BSE 판정 채널수인 상술한 제1 수(N1), 판정 대상 기간에 관련된 상술한 판정 프레임수(FD)가 표시되어 있다. 판정 기준값(α)은, 채널마다 설정 가능하게 되어 있다.

출력값 란(2602)에서는, 다크 펄스 제거 전의 S/N값과 제거 후의 S/N값이 비교되어 표시되어 있다. 또한, 무신호 시의 화상이나 패턴 화상의 취득 화상 등이 표시되어 있다. 취득 화상은, 다크 펄스 제거 전의 검출 화상과, 다크 펄스 제거 후의 검출 화상에서 선택해서 표시 가능하게 해도 되고, 양쪽을 병렬로 표시해도 된다. 화면 표시 데이터는, 이들에 한하지 않고 가능하다.

[부기]

실시 형태 1 내지 4는, SEM에 적용한 예를 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 CT 장치(CT: Computed Tomography, 컴퓨터 단층 촬영) 등의, X선을 사용하는 검사 장치·시스템에도 마찬가지로 적용 가능하다.

각 실시 형태의 하전 입자 빔 장치의 컨트롤러(100)인 프로세서 시스템은, SEM에 구비하는 프로세서 시스템으로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, SEM 등의 하전 입자 빔 장치와는 별체의 프로세서 시스템으로 해도 된다. 그 프로세서 시스템은, SEM 등의 장치로부터, 상술한 BSE 검출 신호 등에 상당하는 데이터·정보를, 통신 혹은 기억 매체 등을 통해서 참조·취득하여, 마찬가지의 처리를 실행하면 된다.

각 실시 형태의 하전 입자 빔 장치에 대응한 반도체 계측 방법 등의 방법, 바꾸어 말하면, 반사 전자 검출 처리 방법 혹은 다크 펄스 검출 처리 방법은, 예를 들어 이하와 같은 방법으로서 구성할 수 있다. 실시 형태 1에 대응한 방법은, 시료로부터의 BSE를 검출하는 복수의 BSE 검출기와, 컨트롤러를 구비하는 하전 입자 빔 장치에서 실행되는 스텝을 갖는 방법이며, 복수의 BSE 검출기 중 제1 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제1 피크가, BSE에 기인하는지 다크 펄스에 기인하는지를 판정하기 위해서, 컨트롤러가, 기간 내에서, 제1 피크의 제1 피크 시각을 취득하는 스텝과, 컨트롤러가, 기간 내에서, 복수의 BSE 검출기 중 제1 BSE 검출기 이외의 제2 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제2 피크의 제2 피크 시각을 취득하는 스텝과, 컨트롤러가, 제1 피크 시각과 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 제2 피크가 존재하는 경우에는, 제1 피크가 BSE에 기인한다고 판정하고, 제1 피크 시각과 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 제2 피크가 존재하지 않는 경우에는, 제1 피크가 다크 펄스에 기인한다고 판정하는 스텝을 갖는다.

각 실시 형태의 장치 및 방법에 대응한 프로그램으로서, 하전 입자 빔 장치의 컨트롤러인 프로세서 시스템을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어 상기 방법의 각 스텝에 대응한 처리를 프로세서에 실행시키는 프로그램으로서 구성할 수 있다. 실시 형태의 프로그램에 대응하는 데이터는, 비일과성의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 저장된 형태로 제공되어도 된다.

이상, 본 개시의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다. 각 실시 형태는, 필수 구성 요소를 제외하고, 구성 요소의 추가·삭제·치환 등이 가능하다. 특별히 한정하지 않을 경우, 각 구성 요소는, 단수이어도 복수이어도 된다. 각 실시 형태를 조합한 형태도 가능하다.

1: 하전 입자 빔 장치
2: 본체
3: 시료
51: 신틸레이터
52: 반도체 광 검출기
100: 컨트롤러(프로세서 시스템)
102: 1차 전자
105: 반사 전자
110(110A, 110B, 110C, 110D): BSE 검출기
115: SE 검출기
300: 처리부
304: 다크 펄스 처리부
400: 제어부
500: GUI

Claims (9)

1. 시료로부터의 반사 전자(BSE)를 검출하는 복수의 BSE 검출기와, 컨트롤러를 구비하는 하전 입자 빔 장치이며,
   상기 복수의 BSE 검출기 중 제1 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제1 피크가, BSE에 기인하는지 다크 펄스에 기인하는지를 판정하기 위해서,
   상기 컨트롤러는,
   기간 내에서, 상기 제1 피크의 제1 피크 시각을 취득하고,
   상기 기간 내에서, 상기 복수의 BSE 검출기 중 상기 제1 BSE 검출기 이외의 제2 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제2 피크의 제2 피크 시각을 취득하고,
   상기 제1 피크 시각과 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 피크가 존재하는 경우에는, 상기 제1 피크가 BSE에 기인한다고 판정하고,
   상기 제1 피크 시각과 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 피크가 존재하지 않는 경우에는, 상기 제1 피크가 다크 펄스에 기인한다고 판정하는,
   하전 입자 빔 장치.
2. 시료로부터의 반사 전자(BSE)를 검출하는 제1 BSE 검출기와, 컨트롤러를 구비하는 하전 입자 빔 장치이며,
   상기 제1 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제1 피크가, BSE에 기인하는지 다크 펄스에 기인하는지를 판정하기 위해서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 제1 BSE 검출기의 출력 신호를 대상으로 한, 기간으로서, 복수의 프레임에 의한 기간 내에서, 상기 제1 피크에 대응하는 제1 프레임의 제1 화소를 특정하고, 상기 제1 화소에 대응하는 제1 피크 시각을 포함하는 제1 서브 신호를 선택하고,
   상기 기간 내에서, 상기 제1 프레임과는 다른 제2 프레임에서의 상기 제1 화소와 동일한 화소 위치에서의 제2 화소를 특정하고, 상기 제2 화소에 대응하는 제2 피크 시각을 포함하는 제2 서브 신호를 선택하고,
   상기 제1 서브 신호의 상기 제1 피크 시각과 상기 제2 서브 신호의 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 서브 신호가 존재하는 경우에는, 상기 제1 피크가 BSE에 기인한다고 판정하고,
   상기 제1 서브 신호의 상기 제1 피크 시각과 상기 제2 서브 신호의 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 서브 신호가 존재하지 않는 경우에는, 상기 제1 피크가 다크 펄스에 기인한다고 판정하는,
   하전 입자 빔 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
   상기 기간 내에서, 상기 복수의 BSE 검출기 중, 제1 수(N1) 이상의 BSE 검출기의 검출 신호에서, 피크간의 상기 시간차가 상기 역치 이내라는 조건을 충족하는 경우에는, 상기 조건을 충족하는 피크가 BSE에 기인한다고 판정하는, 하전 입자 빔 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
   상기 복수의 BSE 검출기의 출력 신호를 대상으로 한, 상기 기간으로서, 복수의 프레임에 의한 기간 내에서, 상기 제1 피크에 대응하는 제1 프레임의 제1 화소를 특정하고, 상기 제1 화소에 대응하는 제1 피크 시각을 포함하는 제1 서브 신호를 선택하고,
   상기 기간 내에서, 상기 제1 프레임과는 다른 제2 프레임에서의 상기 제1 화소와 동일한 화소 위치에서의 제2 화소를 특정하고, 상기 제2 화소에 대응하는 제2 피크 시각을 포함하는 제2 서브 신호를 선택하고,
   상기 제1 서브 신호의 상기 제1 피크 시각과 상기 제2 서브 신호의 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 서브 신호가 존재하는 경우에는, 상기 제1 피크가 BSE에 기인한다고 판정하고,
   상기 제1 서브 신호의 상기 제1 피크 시각과 상기 제2 서브 신호의 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 서브 신호가 존재하지 않는 경우에는, 상기 제1 피크가 다크 펄스에 기인한다고 판정하는, 하전 입자 빔 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 시료로부터의 2차 전자(SE)를 검출하는 SE 검출기를 구비하고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 SE 검출기의 출력 신호에 기초하여, 상기 시료의 구조의 위치 및 형상을 추정하고,
   상기 구조의 위치 및 형상에 기초하여, 상기 복수의 BSE 검출기 각각의 BSE 검출기에서의 BSE의 수신 확률을 추정하고,
   상기 구조의 위치에 대응한 상기 제1 BSE 검출기의 출력 신호에 기초하여, 상기 제1 피크가 BSE에 기인하는지 다크 펄스에 기인하는지를 판정하고,
   상기 판정 시에 상기 확률에 따른 가중치 부여에 의한 보정을 행하는, 하전 입자 빔 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 구조의 종횡비를 추정하고, 상기 종횡비와, 상기 구조와 상기 복수의 BSE 검출기의 배치 관계에 따라서, 상기 확률에 따른 가중치 부여를 결정하는, 하전 입자 빔 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 판정 결과에 기초하여, 상기 출력 신호에서의, 상기 다크 펄스로 판정된 부분을 제거하는, 하전 입자 빔 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 판정 결과에 기초하여, 상기 출력 신호에서의 시그널 노이즈비(S/N)를 연산하여, S/N값이 목표값 미만인 경우에는, 상기 역치를 다시 설정해서 다시 판정하는, 하전 입자 빔 장치.
9. 하나 이상의 프로세서와 메모리를 구비하는 프로세서 시스템이며,
   상기 프로세서 시스템은,
   시료로부터의 반사 전자(BSE)를 검출하는 복수의 BSE 검출기의 출력 신호를 참조하여,
   상기 복수의 BSE 검출기 중 제1 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제1 피크가, BSE에 기인하는지 다크 펄스에 기인하는지를 판정하기 위해서,
   기간 내에서, 상기 제1 피크의 제1 피크 시각을 취득하고,
   상기 기간 내에서, 상기 복수의 BSE 검출기 중 상기 제1 BSE 검출기 이외의 제2 BSE 검출기의 출력 신호에 포함되는 제2 피크의 제2 피크 시각을 취득하고,
   상기 제1 피크 시각과 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 피크가 존재하는 경우에는, 상기 제1 피크가 BSE에 기인한다고 판정하고,
   상기 제1 피크 시각과 상기 제2 피크 시각의 시간차가 역치 이내인 상기 제2 피크가 존재하지 않는 경우에는, 상기 제1 피크가 다크 펄스에 기인한다고 판정하는,
   프로세서 시스템.

Images