TW202107502A - 帶電粒子束裝置 - Google Patents

Abstract

多重束掃描型電子顯微鏡(帶電粒子束裝置)(100)，具有：對試料(104)照射電子束(帶電粒子束)(103)的電子槍(帶電粒子照射源)(101)；具有對應帶電粒子束(103)的檢出區域，藉由對試料(104)照射帶電粒子束(103)而從試料(104)產生的二次粒子(105)到達檢出區域後，輸出對應到達位置的電信號(107)的檢出器(106)；基於從檢出器(106)輸出的電信號(107)，同時進行帶電粒子束(103)所致的試料(104)的帶電量的測定及試料(104)的檢查影像的生成的信號處理區塊(115)。

Description

帶電粒子束裝置

本發明係有關於帶電粒子束裝置。

作為本技術的背景技術，例如揭示專利文獻1。專利文獻1揭示一種電子束裝置，利用將從試料產生的電子的能量分離的手段、複數檢出手段、進行複數檢出手段的加算及減算處理的信號處理手段，同時取得試料形狀的資訊及電位的資訊，決定每個1次電子的照射條件的2次電子的濾波條件。

藉此，能夠縮短照射條件及濾波條件的探索時間，得到最適的對比。又，觀察時即時監控帶電，使量測值的高精度化及信賴性提升。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]特開2014-146526號公報

[發明所欲解決的問題]

在半導體製程中，半導體基板(晶圓)上形成的電路圖案的微細化急速進展，監視該等圖案是否依照設計形成等的監控的重要性漸漸增加。例如，為了早期、或者事前檢測半導體製程中的異常及缺陷等的不良的產生，在各製造工程的結束時，進行晶圓上的電路圖案等的量測及檢查。

上述量測/檢查時，在利用掃描型電子束方式的電子顯微鏡裝置(SEM)等的量測檢查裝置及對應的量測檢查方法中，相對於對象的試料即晶圓掃描(scan)電子束同時進行照射，檢出藉此產生的二次電子、被試料反射的電子等能量。接著，藉由進行基於檢出的能量的信號處理/影像處理生成影像(量測影像及檢查影像)，基於該影像對試料進行量測、觀察、檢查。

不過，在量測檢查裝置中，要求提升每單位時間的檢查數量產率。為了在短時間生成二次電子像，有使電子束的照射量增加的必要。使電子束的照射量增加後，試料會帶電而產生二次電子像中的影像對比的降低、電路圖案的邊緣消失等，檢查精度會有降低之虞。

專利文獻1中，將從試料產生的二次電子，因應電子的能量以複數檢出器分離檢出，進行基於檢出的信號的演算進行試料的帶電量的測定。專利文獻1的方法中，因從試料產生的二次電子的軌道而到達檢出器的位置而有所不同，不管帶電的有無都以複數檢出器檢出二次電子，故有誤檢出帶電量的情形。另一方面，雖抑制帶電量的誤檢出有僅將有限的軌道電子作為檢出對象的必要，但因為信號量降低，有進行檢查時無法取得充分的二次電子像之虞。

在此，本發明的目的為提供一種能兼具產率的提升及檢查精度的維持的帶電粒子束裝置。 [解決問題的手段]

本案中揭示的發明之中，若簡單說明代表者，則如同以下。

本發明代表的實施形態的多重束掃描型電子顯微鏡，具有：對試料照射帶電粒子束的帶電粒子照射源；具有對應帶電粒子束的檢出區域，藉由對試料照射帶電粒子束而從試料產生的二次粒子到達檢出區域後，輸出對應到達位置的電信號的檢出器；基於從檢出器輸出的電信號，同時進行帶電粒子束所致的試料的帶電量的測定及試料的檢查影像的生成的信號處理區塊。 [發明的效果]

本案中揭示的發明之中，若簡單說明藉由代表者得到的效果，則如同以下。

亦即，根據本發明的代表實施形態，能兼具產率的提升及檢查精度的維持。

以下，參照圖式說明本發明的實施形態。以下說明的各實施形態僅是用以實現本發明的一例，並非用來限定本發明的技術範圍。此外，在實施例中，具有相同機能的構件附加相同符號，其重複的說明除了特別必要的場合以外會省略。 (實施形態1) ＜量測觀察檢查裝置的構成＞

圖1為表示包含本發明的實施形態1的多重束掃描型電子顯微鏡的量測觀察檢查裝置的構成的一例的區塊圖。量測觀察檢查裝置1具有多重束掃描型電子顯微鏡(帶電粒子束裝置)100、資訊處理裝置120。

多重束掃描型電子顯微鏡100，如圖1所示，具備電子槍(帶電粒子照射源)101、束分光鏡102、偏向器116a、116b、116c、檢出器106、檢出電路108、帶電量測定/影像生成區塊111、控制區塊117等。其等之中，檢出電路108及帶電量測定/影像生成區塊111構成信號處理區塊115。

在電子槍101及束分光鏡102的下方，配置檢查對象的試料104。試料104被載置於圖未示的載台。電子槍101朝向束分光鏡102側照射電子束(帶電粒子束)103。電子槍101能同時照射複數電子束。

電子束103通過束分光鏡102後，受到偏向器所致的束控制。電子束103，例如，受到偏向器116a所致的集光、偏向器116b所致的掃描、偏向器116c所致的束量的調整(光圈)等的控制後，照射至試料104。複數電子束103分別照射至不同方向。電子束103照射至試料104後，從試料104產生二次電子等之二次粒子105。此外，在以下，以將作為帶電粒子使用電子的情形為例進行說明。因為電子是非常輕的粒子，藉由將電子作為帶電粒子使用，束的控制變得容易。但是，將電子以外的粒子作為帶電粒子使用也可以。

檢出器106為檢出從試料104產生的二次粒子105的裝置。圖2為表示本發明的實施形態1的檢出器的構成的一例的圖。圖2中示出從二次粒子105的入射方向看到的檢出器106的構成。如圖2所示，檢出器106具有對應各電子束的複數檢出區域300(300A-300D)。檢出區域300A對應第1電子束(也稱電子束A)、檢出區域300B對應第2電子束(也稱電子束B)。檢出區域300C對應第3電子束(也稱電子束C)、檢出區域300D對應第4電子束(也稱電子束D)。由各電子束產生的二次粒子105，到達分別對應的檢出區域並被檢出。

各檢出區域300(300A-300D)中，複數檢出元件301配列成二維狀。各檢出元件301，例如，具備光電子倍增管、光二極體、光電晶體等光-電變換元件。藉由照射電子束103而從試料104產生的二次粒子105到達檢出區域300後，二次粒子105到達的檢出元件301，輸出對應到達位置的電信號。亦即，各檢出元件301，將入射的二次粒子105藉由光-電變換元件變換成類比電信號107，將電信號107向檢出電路108輸出。

具體敍述後，各檢出元件301的輸出端，分別與對應的到達位置檢出電路1081(圖4)的輸入端、及對應的信號強度檢出電路1082(圖4)的輸入端連接。從檢出元件301輸出的電信號107分別輸出至到達位置檢出電路1081及信號強度檢出電路1082。此外，關於到達位置檢出電路1081及信號強度檢出電路1082的構成於之後詳細說明。各檢出元件301與二次粒子105的到達位置分別對應，從檢出元件301輸出的電信號107，與到達位置建立對應。

檢出區域的個數沒有特別限定，但與電子束103之數相同或比其還多較佳。又，圖2之例中，雖在各檢出區域300中9個檢出元件301配列成二維狀，但各檢出區域300中包含的檢出元件301的個數是2個以上即可。檢出元件301若至少為2個，則能夠檢出相同檢出區域300中的二次粒子105的到達位置的變化。此外，檢出區域300的範圍因應二次粒子105的擴散範圍適宜設定也可以。

圖3為表示本發明的實施形態1的二次粒子的到達位置的分佈的一例的圖。圖3中，分別示出1個檢出區域300中的二次粒子105的到達位置P100、P101、P102。到達位置P100包含於圖示中檢出區域300的右上的檢出元件301的區域中、到達位置P101包含於圖示中檢出區域300的中央的檢出元件301的區域中、到達位置P102含於圖示中檢出區域300的左下的檢出元件301的區域中。其等僅為一例，二次粒子105也入射至相同檢出區域300內的其他檢出元件301。

從二次粒子105的入射方向看到的檢出器106的形狀，不限於圖2等所示的正方形等的四角形，四角形以外的多角形、圓形或橢圓等曲線形狀也可以。又，檢出器106的形狀不限於平面，相對於中心周邊朝向試料104彎曲的形狀也可以。又，檢出元件301的配列不限於圖2等所示的格子狀，例如蜂巢構造那樣，將鄰接的檢出元件的位置偏移配列也可以。

接著，說明關於信號處理區塊115。圖4為表示本發明的實施形態1的信號處理區塊的構成的一例的區塊圖。在圖4示出檢出器106、信號處理區塊115及資訊處理裝置120。信號處理區塊115為進行二次粒子105到達檢出器106後的信號處理的機能區塊。具體詳述，信號處理區塊115基於電信號107，同時進行帶電粒子束103所致的試料104的帶電量的測定、及試料104的檢查影像的生成。

在這裡的「同時進行」，不只是試料104的帶電量的測定、及試料104的檢查影像的生成的各處理在相同時點開始結束的情形，也包含該等處理僅在一部分的期間同時執行的情形。具體來說，也包含一處理的執行中開始另一處理，之後同時執行的情形、該等處理同時執行時，一處理結束，另一處理持續執行的情形。又，「同時進行」也可以包含在複數處理中將共通的處理資源(例如電路或處理器)以時間分割分開進行處理、也可以包含使用複數處理資源，將複數處理並列進行處理。

如圖4所示，信號處理區塊115具備檢出電路108、帶電量測定/影像生成區塊111。檢出電路108為基於電信號107進行二次粒子105的到達位置的檢出及信號強度的檢出的機能區塊。檢出電路108具備複數到達位置檢出電路1081、複數信號強度檢出電路1082。此外，圖4中，僅示出對應1個檢出區域300的電路構成，但實際上分別設置對應所有檢出區域300的電路。

複數到達位置檢出電路1081對應各檢出元件301設置。各到達位置檢出電路1081的輸入端與對應的檢出元件301的輸出端連接。亦即，各到達位置檢出電路1081與對應的檢出元件301一對一連接。到達位置檢出電路1081檢出電信號107輸入後二次粒子105的到達位置，生成對應的到達位置信號109。生成的到達位置信號109，向後述的帶電量測定/影像生成區塊111的帶電量測定部1111輸出。

到達位置檢出電路1081，例如具備比較電信號107的電壓(振幅)與閾值電壓的比較電路。電信號107的電壓比閾值電壓還大時，到達位置檢出電路1081檢測電信號107的輸入，生成數位信號即到達位置信號109並輸出。

關於二次粒子105的到達位置的資訊，包含於到達位置信號109中也可以。又，連接到達位置檢出電路1081與帶電量測定部1111的配線，與到達位置建立對應，藉由輸入到達位置信號109的配線，特定出二次粒子105的到達位置也可以。

複數信號強度檢出電路1082對應各檢出區域300設置。各信號強度檢出電路1082的輸入端分別與對應檢出區域300中包含的複數檢出元件301的輸出端連接。各信號強度檢出電路1082檢出對應的檢出區域300中的電信號107的信號強度，生成對應的強度信號110。生成的強度信號110，向後述的帶電量測定/影像生成區塊111的影像生成部1112輸出。

信號強度檢出電路1082例如以類比-數位變流器或複數加算電路等構成。各信號強度檢出電路1082，將從對應的檢出區域300中包含的所有檢出元件301輸出的電信號107的振幅的總和，作為信號強度算出。接著，信號強度檢出電路1082將算出的信號強度作為強度信號110輸出。

如此，在檢出電路108中，同時進行各到達位置檢出電路1081所致的二次粒子105的到達位置的檢出、各信號強度檢出電路1082所致的各檢出區域300中的電信號107的信號強度的測定。

帶電量測定/影像生成區塊111，為同時進行試料104的帶電量的測定、檢查影像的生成(影像資訊的生成)的機能區塊。帶電量測定/影像生成區塊111具備帶電量測定部1111、影像生成部1112。帶電量測定/影像生成區塊111例如具備CPU等處理器，藉由執行帶電量測定用程式在處理器實現帶電量測定部1111，藉由執行影像生成用程式在處理器實現影像生成部1112。又，帶電量測定部1111、影像生成部1112以FPGA(Field-Programmable Gate Array)及ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等構成也可以。

帶電量測定部1111，基於從各到達位置檢出電路1081輸出的到達位置信號109，進行試料104的帶電量的測定。到達位置信號109，例如，儲存於圖未示的記憶裝置也可以。帶電量測定部1111使用到達位置信號109檢出二次粒子105的到達位置的變化，從到達位置的變化測定試料104的帶電量。例如，帶電量測定部1111藉由比較試料104未帶電時的到達位置與檢出的到達位置來測定帶電量。帶電量測定部1111將測定到的帶電量作為帶電量資訊112向資訊處理裝置120輸出。

影像生成部1112基於從各信號強度檢出電路1082輸出的檢出區域300每個強度信號110生成檢查影像。具體詳述，影像生成部1112將用來在後述的資訊處理裝置120顯示檢查影像的影像資訊113作為檢查影像生成。影像生成部1112將生成的影像資訊113向資訊處理裝置120輸出。

如此，在帶電量測定/影像生成區塊111中，同時進行帶電量測定部1111所致的帶電量的測定、影像生成部1112所致的檢查影像的生成。

控制區塊117為進行與多重束掃描型電子顯微鏡100的動作有關的控制的機能區塊。控制區塊117例如進行多重束掃描型電子顯微鏡100的各構成要素的動作的控制、及帶電量的測定及檢查影像的生成時的判定處理等。

控制區塊117例如具備CPU等處理器，藉由執行控制用程式實現。或者，控制區塊117以FPGA或ASIC等構成也可以。此外，控制區塊117，其全部或一部分與信號處理區塊115一體構成也可以。又，控制區塊117的機能，其全部或一部分以後述的資訊處理裝置120實現也可以。

資訊處理裝置120為進行試料104的帶電量及檢查影像等的顯示等的裝置。資訊處理裝置120，使用例如電腦及平板終端等具備顯示機能的資訊處理裝置。又，作為資訊處理裝置120，使用僅具備顯示功能的裝置也可以。

資訊處理裝置120的顯示區域，如圖1所示，顯示使用者介面121。使用者介面121，例如，顯示基於從帶電量測定部1111輸出的帶電量資訊112的試料帶電量123、基於從影像生成部1112輸出的影像資訊113的檢查影像122等。又，使用者介面121，除了其等以外，顯示多重束掃描型電子顯微鏡100的設定內容、動作狀況、操作面板等也可以。資訊處理裝置120藉由執行以硬體或硬體執行的程式動作。 ＜帶電量的測定及檢查影像的生成＞

接著，說明同時實施帶電量的測定及檢查影像的生成的方法。圖5為表示本發明的實施形態1的帶電量的測定方法及檢查影像的生成方法的一例的流程圖。

帶電量的測定及檢查影像的生成，進行例如圖5的步驟S100-S102、步驟S110-S113、步驟S120-S123、步驟S130的處理。該等步驟之中，步驟S110-S113為與試料帶電量的算出及顯示有關的步驟。另一方面，步驟S120-S123為與檢查影像的生成及顯示有關的步驟。此外，說明的方便上，雖分別說明帶電量的測定及檢查影像的生成，但如圖5所示，其等同時進行。

首先，在步驟S100中，從資訊處理裝置120的操作面板等操作多重束掃描型電子顯微鏡100，進行對試料104的量測條件及檢查區域的設定。本實施形態中，例如，將對應檢出器106的任1個檢出區域300的區域作為檢查區域設定。如此，僅將對應1個檢出區域300的區域作為檢查區域設定時，能夠利用單束的電子顯微鏡。量測條件中，包含電子束103的強度、照射時間、掃描範圍、掃描次數等各種條件。

步驟S101中，基於在步驟S100中設定的各條件，對試料104的檢查區域照射電子束103。多重束掃描型電子顯微鏡100藉由偏向器116b等掃描電子束103，同時對設定的檢查區域照射電子束103。

步驟S102中，從試料104產生的二次粒子105到達檢出器106並被捕捉。若試料104為無帶電的狀態，因為二次粒子105的軌道沒有變化，二次粒子105的到達位置成為對應的檢出區域300內的預定的到達位置(例如圖3的P100)。

另一方面，若因電子束103的照射而使試料104帶電，二次粒子105的軌道會發生變化。其結果，二次粒子105的到達位置，隨著帶電量的增加向P101、P102變化。 《帶電量的測定》

步驟S110中，進行二次粒子105的到達位置的檢出。補足二次粒子105的檢出元件301，將二次粒子105變換成類比信號電信號107，將電信號107輸出至檢出電路108。從檢出元件301輸出的電信號107分別輸入至對應的到達位置檢出電路1081及對應的信號強度檢出電路1082。到達位置檢出電路1081藉由電信號107的輸入檢出二次粒子105的到達位置，將對應的到達位置信號109向帶電量測定部1111輸出。

步驟S111中，到達位置信號109儲存於記憶裝置。電子束103的照射中，記憶裝置中儲存複數到達位置信號109。

到達位置信號109，與從到達位置檢出電路1081輸出的時刻、輸入帶電量測定部1111的時刻、或向記憶裝置的儲存時刻(以下有將該等總稱為「檢出時刻」的情形)建立關聯儲存於記憶裝置也可以。

步驟S112中，進行試料104的帶電量的測定。帶電量測定部1111基於儲存於記憶裝置的到達位置信號109檢出二次粒子105的到達位置的變化，基於到達位置的變化算出(測定)試料104的帶電量。此外，帶電量測定部1111，檢出到達位置的時間變化，基於到達位置的時間變化進行帶電量的測定也可以。

帶電量的測定在每個電子束103的掃描範圍執行。亦即，帶電量測定部1111在設定的檢查區域的全範圍照射電子束103後，進行帶電量的測定。藉此，抑制了電子束103的照射不均的產生，抑制了檢查區域中的帶電量的不均。

又，帶電量的測定在每次的電子束103的掃描次數執行。亦即，帶電量測定部1111在每次電子束103將檢查區域的全域進行1次掃描時進行帶電量的測定。換言之，複數掃描次數作為量測條件設定時，帶電量測定部1111進行掃描次數分的帶電量測定。藉此，能夠以短間隔調整電子束103的照射時間同時測定帶電量。

此外，因應必要，對相同檢查區域將電子束103進行複數次照射後，進行帶電量的測定也可以。藉此，能夠將電子束的照射時間自由變更同時進行帶電量的測定。

步驟S113中，帶電量測定部1111將測定到的帶電量作為帶電量資訊112向資訊處理裝置120輸出。資訊處理裝置120，基於輸入的帶電量資訊112，於使用者介面121的預定區域顯示試料帶電量123。此外，在步驟S112測定到的帶電量，例如有來自使用者的要求時，因應必要顯示也可以。又，測定到的帶電量儲存於記憶裝置也可以。 《檢查影像的生成》

接著，說明有關檢查影像的生成方法。步驟S120中，信號強度檢出電路1082將從對應的檢出區域300內的檢出元件301輸出的所有電信號107的電壓(振幅)變換成數位信號。

信號強度檢出電路1082，將經數位變換的所有電信號107的電壓加算，算出對應的檢出區域300內的信號強度。信號強度檢出電路1082將算出的信號強度作為數位信號即強度信號110向影像生成部1112輸出。

此外，本實施形態中，僅將電子束103照射至對應1個檢出區域300的檢查區域。因此，對應未照射電子束103的區域的其他檢出區域300的信號強度，成為接近0的值或非常小的值。

接著，步驟S121中，影像生成部1112，基於從信號強度檢出電路1082輸入的強度信號110，生成照射電子束103的區域的輝度灰階影像。進行電子束103所致的掃描期間，影像生成部1112生成複數輝度灰階影像。

步驟S122中，影像生成部1112藉由排列在步驟S121中生成的複數輝度灰階影像生成檢查區域的檢查影像。此外，影像生成部1112，僅生成在步驟S100中設定的檢查區域的檢查影像也可以、生成包含檢查區域的周邊區域的檢查影像也可以。影像生成部1112，生成將生成的檢查影像資料化的影像資訊113，將影像資訊113作為檢查影像向資訊處理裝置120輸出。

與帶電量的測定一樣，檢查影像的生成在每個電子束103的掃描範圍執行也可以。又，檢查影像的生成在每次的電子束103的掃描次數執行也可以。

步驟S123中，資訊處理裝置120或資訊處理裝置120內部的程式，基於從影像生成部1112輸入的影像資訊113，在使用者介面121的預定區域顯示檢查影像122。

步驟S130中，例如控制區塊117，基於在步驟S100中設定的量測條件，判定是否結束帶電量的測定及檢查影像的生成。控制區塊117，例如是否基於在設定的掃描範圍內照射電子束103、設定的掃描次數分、是否進行帶電量的測定及檢查影像的生成等進行判定。

判斷成滿足量測條件時(Yes)，控制區塊117使帶電量的測定及檢查影像的生成結束。另一方面，判斷成未滿足量測條件時(No)，控制區塊117使帶電量的測定及檢查影像的生成持續。接著，直到滿足量測條件為止，重複執行步驟S101-S130的處理。 ＜本實施形態的主要效果＞

根據本實施形態，基於從檢出器106輸出的電信號107，同時進行試料104的帶電量的測定、試料104的檢查影像的生成。根據該構成，因為能夠縮短檢查時間，能夠兼具產率的提升及檢查精度的維持。

又，根據本實施形態，檢出區域300中，複數檢出元件301配列成2維狀。根據該構成，能夠將二次粒子105的到達位置正確地特定。

又，根據本實施形態，信號處理區塊115具備複數到達位置檢出電路1081、信號強度檢出電路1082、帶電量測定部1111、影像生成部1112。根據該構成，在每個機能區塊能夠組合僅有硬體的構成、及硬體及軟體的構成。藉此，能夠將信號處理區塊115有效率地構成。 (實施形態2)

接著，說明有關實施形態2。本實施形態中，說明關於測定同時照射複數電子束時的試料104的廣範圍的帶電量(也稱為「全域帶電量」)、試料104的局部帶電量(「區域帶電量」)的方法。此外，在本實施形態中也一樣，同時進行帶電量的測定、檢查影像的生成。

圖6為表示本發明的實施形態2的二次粒子的到達位置的分佈的一例的圖。圖6中，分別示出4個檢出區域300A、300B、300C、300D中的二次粒子105的到達位置。到達位置P100A-P102A表示對應第1方向的電子束103的檢出區域300A中的到達位置。到達位置P100B-P102B表示對應第2方向的電子束103的檢出區域300B中的到達位置。到達位置P100C-P102C表示對應第3方向的電子束103的檢出區域300C中的到達位置。到達位置P100D-P102D表示對應第4方向的電子束103的檢出區域300D中的到達位置。

到達位置P100A-P100D包含於圖示中各檢出區域300A-300D的右上的檢出元件301的區域中、到達位置P101A-P101D包含於圖示中各檢出區域300A-300D的中央的檢出元件301的區域中。到達位置P102A-P102C包含於圖示中各檢出區域300A-300C的左下的檢出元件301的區域中。接著，到達位置102D包含於圖示中檢出區域300D的中央的檢出元件301的區域中。此外，該等僅為一例。

多重束掃描型電子顯微鏡100中，同時進行相對於各方向(例如第1方向-第4方向)中的電子束103的二次粒子105的到達位置的檢出。因此，試料104全體的全域帶電量對二次粒子105的到達位置造成的影響，在各方向的電子束間幾乎同等。另一方面，試料104的區域帶電量對二次粒子105的到達位置造成的影響，在每個電子束的方向不同。考慮這種狀況，進行全域帶電量及區域帶電量的測定。

圖7表示本發明的實施形態2的帶電量的測定方法的一例的流程圖。首先，步驟S200中，與圖5的步驟S100一樣，進行相對於試料104的量測條件及檢查區域的設定。本實施形態中，將對應圖6的檢出區域300A-300D的區域作為檢查區域設定。亦即，同時進行因同時照射的複數電子束103產生的二次粒子105的檢出。

之後的步驟S201A-S205A、步驟S201B-S205B、步驟S201C-S205C、步驟S201D-S205D同時執行。

具體詳述，步驟S201A-S205A為進行從第1方向的電子束103的照射到檢出區域300A的帶電量的測定為止的步驟。此外，圖7中，第1方向的電子束表記成電子束A。

步驟S201B-S205B為進行從第2方向的電子束103的照射到檢出區域300B的帶電量的測定為止的步驟。此外，圖7中，第2方向的電子束表記成電子束B。

步驟S201C-S205C為進行從第3方向的電子束103的照射到檢出區域300C的帶電量的測定為止的步驟。此外，圖7中，第3方向的電子束表記成電子束C。

步驟S201D-S205D為進行從第4方向的電子束103的照射到檢出區域300D的帶電量的測定為止的步驟。此外，圖7中，第4方向的電子束表記成電子束D。

步驟S201A、S201B、S201C、S201D中，因應在步驟S200設定的量測條件及檢查區域等各種條件，對試料104同時照射第1方向-第4方向的電子束103。

步驟S202A、S202B、S202C、S202D中，同時進行因電子束103的照射產生的二次粒子105的檢出。具體詳述，步驟S202A中，因第1方向的電子束103而從試料104產生的二次粒子105，到達檢出區域300A的檢出元件301被捕捉。步驟S202B中，因第2方向的電子束103而從試料104產生的二次粒子105，到達檢出區域300B的檢出元件301被捕捉。

步驟S202C中，因第3方向的電子束103而從試料104產生的二次粒子105，到達檢出區域300C的檢出元件301被捕捉。步驟S202D中，因第4方向的電子束103而從試料104產生的二次粒子105，到達檢出區域300D的檢出元件301被捕捉。

測定開始時，因為試料104未帶電，檢出區域300A、300B、300C、300D中的二次粒子105各者的到達位置，例如為圖6的P100A、P100B、P100C、P100D。因電子束103的照射而試料104開始帶電後二次粒子105的軌道漸漸地變化，檢出區域300A、300B、300C、300D中的二次粒子105各者的到達位置，例如向圖6的P101A、P101B、P101C、P101D變化。再來照射時間經過後，檢出區域300A、300B、300C、300D中的二次粒子105各者的到達位置，例如向圖6的P102A、P102B、P102C、P102D變化。

步驟S203A、S203B、S203C、S203D中，進行各檢出區域300A、300B、300C、300D中的二次粒子105的到達位置的檢出。步驟S203A、S203B、S203C、S203D中的各處理與圖5的步驟S110類似。各檢出區域300A、300B、300C、300D中，補足二次粒子105的檢出元件301，向分別對應的到達位置檢出電路1081及信號強度檢出電路1082輸出電信號107。

各到達位置檢出電路1081從分別對應的檢出區域300A、300B、300C、300D輸入電信號107後，檢出二次粒子105的到達位置，將分別對應的到達位置信號109向帶電量測定部1111輸出。

步驟S204A、S204B、S204C、S204D中，檢出區域300A、300B、300C、300D中的到達位置信號109被儲存在記憶裝置中。步驟S204A、S204B、S204C、S204D與圖5的步驟S111類似。

步驟S205A、S205B、S205C、S205D中，進行試料104的帶電量的測定。帶電量測定部1111基於儲存於記憶裝置的到達位置信號109在檢出區域300A、300B、300C、300D分別檢出二次粒子105的到達位置的變化，基於到達位置的變化算出(測定)各檢出區域300A、300B、300C、300D中的試料104的帶電量。各檢出區域300A、300B、300C、300D中的帶電量的測定方法與圖5的步驟S112一樣。

步驟S206中，算出試料104的全域帶電量。帶電量測定部1111，將複數檢出區域300A、300B、300C、300D中測定到的試料104的帶電量進行加算平均算出試料104的平均帶電量。如此算出的平均帶電量為全域帶電量。

步驟S207中，算出各檢出區域300A、300B、300C、300D中的試料104的區域帶電量。帶電量測定部1111算出各檢出區域300A、300B、300C、300D中測定到的試料104的帶電量、與全域帶電量的差分，分別算出對應各檢出區域300A、300B、300C、300D的試料104的區域帶電量。

圖6例示了對應照射至第1方向-第4方向的4條電子束103的檢出區域300A、300B、300C、300D中，二次粒子105的到達位置的變化。圖6之例中，檢出區域300A、300B、300C中的二次粒子105的到達位置的變化(P400A→P401A→P402A、P400B→P401B→P402B、P400C→P401C→P402C)的方式雖表現一樣的傾向，但檢出區域300D中的二次粒子的到達位置的變化(P400D→P401D→P402D)的方式與其等不同。

因此，得知於每個電子束103測定帶電量時，照射第1方向的電子束103、第2方向的電子束103、第3方向的電子束103的部分的試料104的帶電量幾乎同等，照射第4方向的電子束103的部分的試料104的帶電量與其等不同。

因此，試料104之中，照射第1方向的電子束、第2方向的電子束、第3方向的電子束的部分，可說是主要是全域帶電。另一方面，照射第4方向的電子束的部分的試料104，可說是成為在全域帶電重疊區域帶電的狀態。

步驟S207之後，帶電量測定部1111與圖5的步驟S113一樣，將測定到的全域帶電量及區域帶電量作為帶電量資訊112向資訊處理裝置120輸出，將全域帶電量及區域帶電量作為試料帶電量123表示也可以。又，與全域帶電量及區域帶電量的測定同時進行，也進行各檢查區域中的檢查影像的生成。檢查影像例如在每個檢出區域生成。

步驟S208中，與圖5的步驟S130一樣，判定是否結束帶電量的測定及檢查影像的生成。滿足預定的量測條件時(Yes)，控制區塊117使帶電量的測定及檢查影像的生成結束。另一方面，未滿足量測條件時(No)，控制區塊117使帶電量的測定及檢查影像的生成持續。接著，直到滿足量測條件為止，重複執行步驟S201A-S205A、S201B-S205B、S201C-S205C、S201D-S205D、S206-S207的處理。

此外，本實施形態中，雖從各檢出區域300A、300B、300C、300D中測定到的帶電量測定全域帶電量及區域帶電量，但並不以此為限。一致於實施形態1，適宜省略圖7的步驟S206-S207也可以。 ＜本實施形態的主要效果＞

根據本實施形態，對試料104同時照射複數電子束。根據該構成，能夠同時測定複數檢查區域中的試料104的帶電量。又，能夠同時生成各檢出區域的檢查影像。

又，根據本實施形態，從各檢出區域中測定到的帶電量分別測定試料104的全域帶電量及區域帶電量。根據該構成，各檢出區域中測定到的帶電量、與全域帶電量的差分變得明確，能夠容易檢出帶電量的偏差。 (實施形態3)

接著，說明有關實施形態3。本實施形態中，檢出器的構成與至此為止的實施形態不同。具體來說，到達檢出器的二次粒子105被變換成螢光，螢光被變換成電信號。

圖8為表示本發明的實施形態3的檢出器的構成的一例的分解斜視圖。如圖8所示，本實施形態的檢出器106具備閃爍體層1061、導光體層1062、螢光檢出層1063。圖8中，閃爍體層1061、導光體層1062、螢光檢出層1063以相互分離的狀態表示。

在閃爍體層1061中，以覆蓋後述檢出區域400的方式，將複數閃爍體1061a配列成二維狀。具體詳述，複數閃爍體1061a，如圖1所示以覆蓋螢光檢出層1063的全面的方式配列也可以、以僅覆蓋檢出區域400、或者包含檢出區域400與檢出區域400的周邊的區域的方式配列也可以。各閃爍體1061a，將從試料104到達的二次粒子105變換成螢光，將螢光向導光體層1062側輸出。

在導光體層1062中，以覆蓋後述檢出區域400的方式，將複數導光體1062a配列成二維狀。具體詳述，複數導光體1062a，如圖1所示以覆蓋螢光檢出層1063的全面的方式配列也可以、以僅覆蓋檢出區域400、或者包含檢出區域400與檢出區域400的周邊的區域的方式配列也可以。複數導光體1062a雖以複數閃爍體1061a的各者的1對1對應較佳，但不以此為限。

螢光檢出層1063，為將藉由導光體層1062導光的螢光變換成電信號的機能區塊。螢光檢出層1063具有檢出區域400，在檢出區域400中將螢光變換成電信號。具體詳述，於檢出區域400中，複數螢光檢出元件1063a配列成2維狀。螢光檢出層1063a，將藉由導光體層1062導光的螢光變換成電信號。螢光檢出元件1063a將電信號向圖1等所示的信號處理區塊115輸出。

此外，圖8中，示出4個檢出區域400(400A、400B、400C、400D)。檢出區域400A、400B、400C、400D，例如，與第1方向-第4方向的電子束103分別對應設置。螢光檢出層1063中的檢出區域400的個數比4個還多也可以、比4個還少也可以。

多重束掃描型電子顯微鏡100中，根據照射至各方向(例如第1-第4方向)的電子束103間的距離(亦即，試料104中的檢查區域間的距離)，有二次粒子105到達的區域、及二次粒子105幾乎未到達的區域。

例如，各電子束103所致的試料104的檢查區域作為1μm四方形的區域、檢查區域間的距離作為100μm。此時，將從各檢查區域產生的二次粒子以1個檢出器106捕捉後，二次粒子105到達的區域集中至檢出器的受光面的未滿0.1％的區域，剩餘99.9％以上的區域中二次粒子105幾乎未到達。

實施形態1-2中，在檢出器106的全域以二維狀配置檢出元件301。又，因為設置與檢出元件301以1對1對應的到達位置檢出電路1081，成為電路規模及成本增大的要因。

其中，在本實施形態中，如圖8所示，考慮二次粒子105到達的區域在相互遠離的位置窄的區域設置各檢出區域400A、400B、400C、400D。

因此，螢光檢出層1063，具有在二次粒子105到達的區域將螢光檢出元件1063a緊密配置的各檢出區域400A、400B、400C、400D、及二次粒子105幾乎未到達的螢光檢出元件1063a疎或無的區域410。

針對此，閃爍體層1061及導光體層1062，如圖8所示，以閃爍體1061a及導光體1062a在主面的全域緊密地被細分化的方式配列也可以。因此，組合閃爍體層1061和導光體層1062和螢光檢出層1063時，不需要進行高精度的對位。這是因為在閃爍體層1061及導光體層1062，主面的全域被細分化，故在任意的位置能與螢光檢出元件1063a建立對應。

此外，在本實施形態中也一樣，從二次粒子105的入射方向看到的各層的形狀，不限於圖8之例。具體詳述，如實施形態1所述，各層的形狀不限於平面，相對於中心周邊朝向試料104彎曲的形狀也可以。又，閃爍體1601a、導光體1062a、螢光檢出元件1603a的配列不限於圖8所示的那種格子狀，將鄰接元件等的位置偏移的配列也可以。

此外，在螢光檢出元件1063a疎或無的區域410，藉由間隙物形成能設置螢光檢出元件1063a的空間也可以。又，與其相反，在螢光檢出元件1063a疎或無的區域410中，以樹脂等填充能設置螢光檢出元件1063a的空間也可以。 ＜本實施形態的主要效果＞

根據本實施形態，檢出器106設有閃爍體層1061、導光體層1062、螢光檢出層1063。根據該構成，通過螢光能夠將二次粒子105變換成電信號107。又，根據該構成，藉由導光體1062a能夠將螢光有效率地向螢光檢出層1063導光。又，根據該構成，因為二次粒子105未直接碰撞到螢光檢出層1063，能夠保護螢光檢出元件1063a。

又，根據本實施形態，以覆蓋檢出區域400的方式配列閃爍體1061a及導光體1062a。根據該構成，能夠將從閃爍體1061a輸出的螢光有效率地向檢出區域400導光。

又，根據本實施形態，閃爍體1061a以覆蓋螢光檢出層1063的全面的方式配列，導光體1062a以覆蓋螢光檢出層1063的全面的方式配列。根據該構成，能夠防止閃爍體層1061及導光體層1062的構成變複雜。

又，根據本實施形態，螢光檢出層1063設置螢光檢出元件1063a緊密配列的檢出區域400A、400B、400C、400D、及螢光檢出元件1063a為疎或無的區域410。根據該構成，能夠刪減二次粒子105幾乎未被捕捉的不需要的螢光檢出元件1063a、及到達位置檢出電路1081的個數。藉此，能夠刪減成本。

此外，本發明並不限定於上述的實施形態，也包含各種變形例。此外，某實施形態的構成的一部分也可以置換成其他實施形態的構成，此外，某實施形態的構成也可以加入其他實施形態的構成。

又，有關各實施形態的構成的一部分，也可以進行其他構成的追加、刪除、置換。此外，圖式記載的各構件及相對大小，是為了容易理解本發明而進行說明而簡單化/理想化者，實裝上有成為複雜形狀的情形。

100:多重束掃描型電子顯微鏡(帶電粒子束裝置) 101:電子槍(帶電粒子照射源) 104:試料 105:二次粒子 106:檢出器 107:電信號 109:到達位置信號 110:強度信號 115:信號處理區塊 300,400:檢出區域 301:檢出元件 1061:閃爍體層 1061a:閃爍體 1062:導光體層 1062a:導光體 1063:螢光檢出層 1063a:螢光檢出元件 1081:到達位置檢出電路 1082:信號強度檢出電路 1111:帶電量測定部 1112:影像生成部

[圖1]表示包含本發明的實施形態1的多重束掃描型電子顯微鏡的量測觀察檢查裝置的構成的一例的區塊圖。 [圖2]表示本發明的實施形態1的檢出器的構成的一例的圖。 [圖3]表示本發明的實施形態1的二次粒子的到達位置的分佈的一例的圖。 [圖4]表示本發明的實施形態1的信號處理區塊的構成的一例的區塊圖。 [圖5]表示本發明的實施形態1的帶電量的測定方法及檢查影像的生成方法的一例的流程圖。 [圖6]表示本發明的實施形態2的二次粒子的到達位置的分佈的一例的圖。 [圖7]表示本發明的實施形態2的帶電量的測定方法的一例的流程圖。 [圖8]表示本發明的實施形態3的檢出器的構成的一例的分解斜視圖。

1:量測觀察檢查裝置

100:多重束掃描型電子顯微鏡(帶電粒子束裝置)

101:電子槍(帶電粒子照射源)

102:束分光鏡

103:電子束

104:試料

105:二次粒子

106:檢出器

107:電信號

108:檢出電路

109:到達位置信號

110:強度信號

111:帶電量測定/影像生成區塊

112:帶電量資訊

113:影像資訊

115:信號處理區塊

116a,116b,116c:偏向器

117:控制區塊

120:資訊處理裝置

121:使用者介面

122:檢查影像

123:試料帶電量

Claims (13)

1. 一種帶電粒子束裝置，具備：對試料照射帶電粒子束的帶電粒子照射源； 具有對應前述帶電粒子束的檢出區域，藉由對前述試料照射前述帶電粒子束而從前述試料產生的二次粒子到達前述檢出區域後，輸出對應到達位置的電信號的檢出器； 基於從前述檢出器輸出的前述電信號，同時進行前述帶電粒子束所致的前述試料的帶電量的測定及前述試料的檢查影像的生成的信號處理區塊。
2. 如請求項1記載之帶電粒子束裝置，其中， 於前述檢出區域中，複數檢出元件配列成2維狀。
3. 如請求項2記載之帶電粒子束裝置，其中， 前述信號處理區塊，具備： 對應各前述檢出元件設置，檢出前述二次粒子的到達位置，生成對應的到達位置信號的複數到達位置檢出電路； 對應前述檢出區域設置，檢出對應的前述檢出區域中的前述電信號的信號強度，生成對應的強度信號的信號強度檢出電路； 基於前述到達位置信號，測定前述試料的帶電量的帶電量測定部； 基於前述強度信號，生成前述檢查影像的影像生成部。
4. 如請求項1記載之帶電粒子束裝置，其中， 前述帶電粒子照射源同時照射複數前述帶電粒子束； 前述檢出器具有對應各前述帶電粒子束的複數前述檢出區域。
5. 如請求項4記載之帶電粒子束裝置，其中， 前述信號處理區塊同時進行前述試料的帶電量的測定、及每個前述檢出區域的前述檢查影像的生成。
6. 如請求項5記載之帶電粒子束裝置，其中， 前述信號處理區塊，將在複數前述檢出區域中測定到的前述試料的帶電量加算平均並測定前述試料的全域帶電量，算出在各前述檢出區域中測定到的前述試料的帶電量與前述全域帶電量的差分，分別測定對應各前述檢出區域的前述試料的區域帶電量。
7. 如請求項1記載之帶電粒子束裝置，其中， 前述檢出器，具備： 二次粒子到達後輸出螢光的閃爍體層； 具有前述檢出區域，在前述檢出區域中將前述螢光變換成前述電信號的螢光檢出層； 將前述螢光向前述螢光檢出層導光的導光體層。
8. 如請求項7記載之帶電粒子束裝置，其中， 於前述檢出區域中，複數螢光檢出元件配列成2維狀； 在前述閃爍體層中，以覆蓋前述檢出區域的方式，配列將二次粒子變換成前述螢光的複數閃爍體； 在前述導光體層中，以覆蓋前述檢出區域的方式，配列將前述螢光導光至前述螢光檢出層的複數導光體。
9. 如請求項8記載之帶電粒子束裝置，其中， 複數前述閃爍體，以覆蓋前述螢光檢出層的全面的方式配列； 複數前述導光體，以覆蓋前述螢光檢出層的全面的方式配列。
10. 如請求項1記載之帶電粒子束裝置，具備： 使前述帶電粒子束掃描的偏向器； 前述偏向器，相對於對應前述檢出區域的前述試料的檢查區域使前述帶電粒子束掃描。
11. 如請求項10記載之帶電粒子束裝置，其中， 前述信號處理區塊，在每個前述帶電粒子束的掃描範圍進行前述試料的帶電量的測定。
12. 如請求項10記載之帶電粒子束裝置，其中， 前述信號處理區塊，在每個前述帶電粒子束的掃描次數進行前述試料的帶電量的測定。
13. 如請求項1記載之帶電粒子束裝置，其中， 前述帶電粒子束為電子束。

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