TW202113904A - 帶電粒子線裝置 - Google Patents

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Abstract

帶電粒子線裝置，包含：複數個檢測器，檢測對於試料的1以上的一次帶電粒子束的照射所引發的1以上的訊號帶電粒子束。帶電粒子線裝置，還包含控制系統。控制系統，測定藉由上述複數個檢測器檢測出的1以上的訊號帶電粒子束的強度分布。控制系統，使用修正函數修正上述強度分布，基於修正後的上述強度分布而生成圖像。

Description

帶電粒子線裝置
本揭示有關帶電粒子線裝置。
為了觀察微細的構造會使用帶電粒子線裝置。例如半導體製造程序中，半導體裝置的尺寸或形狀之計測或檢查，會使用利用電子束等帶電粒子線之帶電粒子線裝置。其一例有掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope；SEM)。SEM將從電子源產生的電子束(以下稱一次射束)照射至欲觀察的試料，將藉此而產生的訊號電子以檢測器檢測而變換成電子訊號，生成圖像。
測長或檢查等的用途中使用之SEM，會要求其處理量(throughput)。因此，已有人提出一種多射束SEM，其是將複數個一次射束照射至試料，藉由包含複數個檢測器之分割檢測器來同時檢測複數個訊號電子束。此外，為了提升SEM像對比度，已有人提出將藉由一道的一次電子束而生成之相異的資訊的訊號電子束予以辨別檢測。例如，專利文獻1揭示一種多射束方式的檢查裝置。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2017-151155號公報
發明所欲解決之問題
以往的多射束型SEM，當複數個訊號電子束各自藉由相異的檢測器而被檢測的情形下，能夠形成正確的SEM像。但，若一個訊號電子束橫跨複數個檢測器，則在SEM像會產生假影(artifact)。
像這樣，為了從複數個訊號電子束生成正確的像，會要求正確地測定複數個訊號帶電粒子束各者的強度，以免複數個訊號帶電粒子束的資訊混雜。但，例如由於透鏡或掃描偏向器等的影響，訊號帶電粒子束可能會擴散。此外，若試料帶電，則訊號帶電粒子束會偏移，因此難以正確地測定各訊號電子束的強度。同樣的事情在橫跨複數個檢測器的一個訊號電子束的檢測中也可能發生，而難以正確地測定一個訊號電子束的各部分的強度。 解決問題之技術手段
本揭示的一例之帶電粒子線裝置，包含檢測對於試料的1以上的一次帶電粒子束的照射所引發的1以上的訊號帶電粒子束之複數個檢測器、及控制系統。前述控制系統，測定藉由前述複數個檢測器檢測出的前述1以上的訊號帶電粒子束的強度分布，使用修正函數修正前述強度分布，而基於修正後的前述強度分布生成圖像。 發明之功效
按照本揭示的一態樣，在藉由複數個檢測器檢測1以上的訊號帶電粒子束而生成圖像之帶電粒子線裝置中，能夠生成更正確的圖像。
以下運用圖面說明實施例。另，用來說明實施例之所有圖中，對同一要素標注同一符號，省略其反覆說明。以下具體說明之帶電粒子線裝置的例子，為使用電子束作為一次帶電粒子束，而檢測訊號電子束作為訊號帶電粒子束，藉此觀察試料之裝置(電子顯微鏡)。本揭示之特徵，亦能適用於其他的帶電粒子線裝置，例如使用離子束作為一次帶電粒子束及/或檢測離子束作為訊號帶電粒子束之裝置、計測裝置或檢查裝置。 實施例1
圖1為帶電粒子線裝置的一例即掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略構成示意圖。SEM為使用電子束之試料的觀察裝置。首先，說明裝置構成。圖1示意對試料照射複數個一次射束(電子束)之多射束型SEM。多射束型SEM，是以複數個一次射束同時觀察廣泛視野藉此縮短觀察時間，能夠提升處理量。
圖1所示多射束型SEM，包含電子光學系統、及控制電子光學系統，進一步從檢測出的訊號生成圖像之控制系統。圖1的構成例中，控制系統包含演算器111及控制終端112。控制終端112，控制電子光學系統的構成要素(電子光學元件)。
電子光學系統中，在從電子源101(荷電粒子源)朝向試料200被引出之一次射束的軌道上，依序配置有透鏡102、孔徑陣列103、遮沒器陣列104、射束分離器105、掃描用偏向器106、對物透鏡107。
透鏡102使來自電子源101的一次射束成為大略平行。孔徑陣列103，為具有1維或2維地排列的複數個開口之板，將來自透鏡102的一次射束250分割成複數個一次射束251。孔徑陣列103，為分割一次射束之分割器。另，圖1作為例子，是以符號251來指稱被分割出的一個一次射束。
以下說明的例子中，孔徑陣列103具有4個開口，來自電子源101的一次射束250被分割成4道的一次射束251。一次射束251，為藉由電子源101而生成的一次射束。圖1示意4道的一次射束251當中的3道。另，以下說明的例子中一次射束的道數為4道，但一次射束的道數亦可比此還多或還少。此外，以下說明的例子中，是將單一的電子源101產生的一次射束250予以分割藉此生成複數個一次射束251，但亦可運用複數個電子源來生成複數個一次射束。
遮沒器陣列104，使分割出的複數個一次射束251選擇性地通過。遮沒器陣列104，具有：偏向器，和分割出的複數個一次射束251各者相對應；及孔徑陣列，具有和分割出的複數個一次射束251各者相對應之開口。控制終端112，控制和各一次射束251相對應之偏向器，藉此能夠選擇通過遮沒器陣列104的1或複數個一次射束251。為了選擇1或複數個一次射束251，能夠使用和遮沒器陣列相異之機構。
為了拍攝試料200，所有的一次射束251會通過遮沒器陣列104。通過了遮沒器陣列104的一次射束251，會通過射束分離器105內。本例中，射束分離器105被設定成使得一次射束251直進。
一次射束251，從射束分離器105射出後，通過了掃描用偏向器106及對物透鏡107後，被匯聚在試料200上。掃描用偏向器106的激磁電流，藉由控制終端112而被控制，使得一次射束251各自掃描試料200上的相異區域。
對試料200例如施加有負電壓，一次射束251在被減速之後照射至試料200。另，施加電壓沒有限制，亦可為0kV。照射至試料200的一次射束251會和表面附近的物質相互作用，因應試料的形狀或材料而產生反射電子或其以外的訊號電子。本實施例中，從試料200放出而藉由分割檢測器110被檢測之電子稱為訊號電子。
從試料200中的一次射束251各自的照射位置產生之訊號電子，會形成訊號電子束261。另，圖1以虛線表示複數個訊號電子束，作為例子，以符號261指稱複數個訊號電子束當中的一個訊號電子束。
試料200，配置於平台108之上。照射至試料200的一次射束251各者會和試料200的表面附近的物質相互作用，生成訊號電子束261。訊號電子束261，沿一次射束251的軌道逆行。訊號電子束261，通過了對物透鏡107及掃描用偏向器106後，入射至射束分離器105。
作為作用於訊號電子束261的光學元件，配置有將訊號電子束往分割檢測器110引導之射束分離器105及擺回偏向器109。擺回偏向器109，配置於分割檢測器110與射束分離器105之間。
射束分離器105，被設定成使訊號電子束261偏向，以使它們的軌道從一次射束251的軌道分離。訊號電子束261，通過擺回偏向器109，到達分割檢測器110。分割檢測器110，包含複數個檢測器。檢測器的數量及配置佈局，取決於裝置的設計。例如，檢測器可配置有一列，亦可配置有複數列。檢測器的數量，為訊號電子束的數量以上。
以下例子中，分割檢測器110包含4個檢測器。理想的狀態下，訊號電子束261會到達分割檢測器110而不會相互交雜，而在相對應之檢測器各者被獨立地檢測出。
擺回偏向器109，將來自射束分離器105的訊號電子束261偏向。訊號電子束261在試料200上產生的位置會和掃描同步而變化。此外，訊號電子束261受到掃描用偏向器106的偏向作用。控制終端112，將擺回偏向器109和掃描用偏向器106同步而做控制，以使藉由各一次射束251而產生的各訊號電子束261不受該一次射束251的掃描影響而到達分割檢測器110的一定的位置。
分割檢測器110，檢測複數個訊號電子束261的強度分布，變換成檢測訊號。檢測訊號，示意依分割檢測器100的複數個檢測器各者之檢測強度。強度分布，根據在一次射束251所照射的位置之試料200的形狀或材質而變化。
演算器111，對於示意來自分割檢測器110的訊號強度分布之檢測訊號，進行規定的演算。演算器111所做的處理的細節後述之。控制終端112，從演算器111的演算結果生成SEM圖像，而顯示SEM圖像。
圖1模型化地示意多射束型SEM的構成，多射束型SEM亦可附加未圖示的其他構成要素，例如其他的透鏡、校準器、像差補償器(stigmator)等。SEM的光學元件(透鏡、偏向器、分離器、遮沒器陣列等)，係生成電場、磁場、或磁場及電場的複合，以對電子束造成作用。
上述的所有的光學元件，藉由控制終端112而被控制。例如，控制終端112控制賦予各光學元件的電流量或電壓。使用者，能夠運用控制終端112確認及變更各光學元件的設定。控制終端112，例如為伴有輸出入裝置的計算機。另，控制終端112亦可包含演算器111的功能。
圖2示意控制終端112的硬體構成例。控制終端112，能夠具有計算機構成。控制終端112，包含處理器121、記憶體(主記憶裝置)122、輔助記憶裝置123、輸出裝置124、輸入裝置125、及通訊介面(I/F)127。上述構成要素，藉由匯流排而相互連接。記憶體122、輔助記憶裝置123或它們的組合為記憶裝置，存放有供處理器121使用之程式及資料。
記憶體122，例如由半導體記憶體所構成，主要被利用來保持執行中的程式或資料。處理器121，遵照記憶體122中存放的程式，執行各式各樣的處理。處理器121遵照程式而動作，藉此實現各式各樣的功能部。輔助記憶裝置123，例如由硬碟機或固態磁碟機等的大容量的記憶裝置所構成，被利用來長期間保持程式或資料。
處理器121，能夠藉由單一的處理單元或複數個處理單元而構成，能夠包含單一或複數個演算單元、或複數個處理核心。處理器121，能夠建置成為1或複數個中央處理裝置、微處理器、微計算機、微控制器、數位訊號處理器、狀態機(state machine)、邏輯電路、圖像處理裝置、系統單晶片、及/或基於控制指示而操作訊號之任意裝置。
輔助記憶裝置123中存儲的程式及資料於起動時或必要時被讀入至記憶體122，由處理器121執行程式，藉此執行控制終端112的各種處理。是故，以下藉由控制終端112而執行之處理，為處理器121或程式所致之處理。
輸入裝置125，為使用者用來對控制終端112輸入指示或資訊等之硬體裝置。輸出裝置124，為提呈輸出入用的各種圖像之硬體裝置，例如顯示裝置或印刷裝置。通訊I/F127，為用來與網路連接之介面。
控制終端112的功能，能夠在由包括1以上的處理器及包含非暫態性的記憶媒體的1以上的記憶裝置之1以上的計算機所成之計算機系統中建置。複數個計算機透過網路而通訊。例如，亦可控制終端112的複數個功能的一部分建置於一個計算機，另一部分建置於另一計算機。
以下，說明分割檢測器110所做的訊號電子束的強度分布檢測及控制終端112所做的強度分布修正。圖3示意視野220內的試料200的部分(構造部)230的例子。以下說明中，構造部230作為一例，訂為圓形、平坦而由均一的材料所形成。是故，訂為在任一照射位置訊號強度皆相同。視野220，由各自藉由相異的一次射束而受到掃描之4個分區221_1~221_4所構成。
圖4A示意分割檢測器110的檢測面中的理想的訊號電子束分布的例子。圖4B示意依圖4A所示訊號電子束分布之包含構造部230的圖像360之SEM圖像350。如圖4A所示，分割檢測器110包含由4個檢測器301_1~301_4所成之檢測面。圖4A例子中，檢測器301_1~301_4配置成二維矩陣狀而形成四角形，它們的形狀為同樣的四角形。4個訊號電子束261_1~261_4，完全地分離而各自入射至相對應之檢測器301_1~301_4，藉此被檢測。
訊號電子束261_1~261_4，各自不橫跨複數個檢測器，各訊號電子束的所有的訊號電子僅入射至一個檢測器。具體而言，檢測器301_1~301_4各自僅檢測訊號電子束261_1~261_4(的強度)，此外，檢測相對應之訊號電子束的所有訊號電子。
如圖4B所示，藉由控制終端112而生成的SEM圖像350，各自由和檢測器301_1~301_4相對應之4個分區351_1~351_4所構成。分區351_1~351_4，各自從檢測器301_1~301_4所致之檢測訊號而生成。分區351_1~351_4，各自為訊號電子束261_1~261_4的掃描範圍的圖像。圖像360，由分區351_1~351_4各者中包含的4個部分所構成。藉由使用複數個一次射束，能夠集體取得廣泛視野的SEM像。
圖5A示意分割檢測器110的檢測面中的訊號電子束分布的另一例。圖5A示意入射至分割檢測器110的訊號電子束變形的例子。由於透鏡或偏向器等光學元件的影響，訊號電子束的分布形狀會變形，訊號電子束可能在檢測面上擴散。如圖5A所示，一個訊號電子束橫跨複數個檢測器，複數個訊號電子束的一部分可能混雜在一個檢測器上。例如，檢測器301_2不僅是訊號電子束261_2還檢測到訊號電子束261_1。這樣的情形下，一個檢測器的訊號中會混雜複數個訊號電子束的資訊。
圖5B示意從和圖5A所示訊號電子束分布相對應之訊號電子束強度分布不進行修正而生成的SEM圖像355。SEM圖像355，除了構造部230的圖像360外，還包含假影362。檢測器301_2，檢測訊號電子束261_1的一部分及261_2的一部分。因此，和檢測器301_2相對應之分區356_2，會包含訊號電子束261_2所致之圖像360的一部分與訊號電子束261_1所致之假影362的一部分。
此外，檢測器301_4，檢測訊號電子束261_3的一部分及261_4的一部分。因此，和檢測器301_4相對應之分區356_4，會包含訊號電子束261_4所致之圖像360的一部分與訊號電子束261_3所致之假影362的一部分。
像這樣，例如當由偏向器或透鏡引發而訊號電子束變形，而被複數個檢測器檢測到的情形下，若不將相異的訊號電子束的資訊，則會出現假影。本實施例之帶電粒子線裝置，係修正分割檢測器110所致之訊號電子束的檢測訊號的強度分布，而生成更正確的SEM圖像。以下，說明訊號電子束的強度分布的修正及SEM圖像的生成方法。
圖6示意不修正訊號電子束的檢測強度分布而生成的SEM圖像355及修正訊號電子束的檢測強度分布後生成的SEM圖像357的例子。檢測強度分布，示意分割檢測器110藉由複數個檢測器來檢測1以上的訊號電子束，藉此輸出和該複數個檢測器的數量相符之訊號強度的分布。本實施例之演算器111，修正由從分割檢測器110取得的複數個檢測器各自的訊號強度所成之強度分布。控制終端112，從演算器111取得修正後的訊號強度分布，基於其而生成SEM圖像357。
如圖6所示，訊號強度分布的修正，是藉由修正矩陣M-1 與訊號強度分布之積而執行，修正矩陣M-1 表示修正函數。另，修正函數，能夠進行和修正矩陣所做的演算相異之演算，例如亦可為機器學習所致之模型。修正矩陣M-1 ，為後述的檢測矩陣M的反矩陣。演算器111，從藉由分割檢測器110而檢測出的檢測強度分布S，基於修正矩陣M-1 算出修正後強度分布C。檢測強度分布S及修正後強度分布C能夠以向量(矩陣的一種)表示。修正矩陣M的構成，是基於分割檢測器110中的複數檢測器的佈局而決定。
演算器111，修正檢測強度分布S，使得修正後強度分布C趨近圖4A所示理想的狀態下的檢測分布。藉由演算器111所做的修正，控制終端112能夠生成更正確的SEM圖像。圖6例子中，在修正前SEM圖像355中看到的假影362，在修正後SEM圖像357中看不到。
演算器111，例如為FPGA(Field-Programmable Gate Array)這樣可程式的電路，可做高速的演算。控制終端112，設定演算器111以執行運用修正矩陣M-1 之演算(修正函數)。演算器111的功能亦可整合至控制終端112。
圖7A至7C為用來生成修正矩陣M-1 之校正例說明圖。試料200，如上述般訂為平坦。控制終端112，從4道的一次射束依序選擇1道的一次射束。控制終端112，從選擇的一次射束產生的訊號電子束的在分割檢測器110之檢測強度分布，決定檢測矩陣M。
如圖7A所示，控制終端112控制遮沒器陣列104，從複數個一次射束251選擇1道的一次射束，圖7A中是一次射束251_1。控制終端112，從分割檢測器110取得和一次射束251_1相對應之訊號電子束261_1的檢測強度分布。控制終端112，從分割檢測器110直接或透過被設定成無修正演算的演算器111而取得檢測強度分布。
圖7B示意分割檢測器110的檢測面中的訊號電子束261_1的分布的例子。訊號電子束261_1，入射至檢測器301_1及檢測器301_2(的檢測面)。檢測器301_1及301_2，各自檢測訊號電子束261_1的相異的一部分。其他的檢測器301_3、301_4不檢測訊號電子束261_1，它們的檢測強度為0。
如圖7C所示，控制終端112從檢測器301_1~301_4的檢測強度(測定值)，決定檢測矩陣M中和訊號電子束261_1相對應之列(column)265_1的要素。實際的訊號電子束的強度分布B與檢測矩陣M之積，和檢測強度分布S相等。強度分布B中，B1~B4各自和訊號電子束261_1~261_4的強度相對應。檢測強度分布S中，S1~S4各自和檢測器301_1~301_4的檢測強度相對應。
圖7C例子中，控制終端112將檢測器301_1~301_4所致之檢測強度的比，決定成列的要素。當各訊號電子束的強度已知的情形下，矩陣的各列的和亦可被標準化成和該列相對應之訊號電子束的強度呈比例。此外，當設想4個訊號電子束的強度為同一的情形下，亦可將訊號電子束的最大的檢測強度訂為1，來決定各檢測器所致之各訊號電子束的檢測強度的比。
控制終端112，針對所有的一次射束各者如上述般進行測定，決定檢測矩陣M的各自的列的要素。控制終端112，從藉由以上的方法計算出的檢測矩陣M，計算檢測矩陣M的反矩陣亦即修正矩陣M-1 。藉由以上，生成修正矩陣M-1 (修正函數)。控制終端112，設定演算器111使得演算器111基於圖6的式子演算檢測訊號。藉此，演算器111便被設定成輸出實際的訊號電子束強度分布B。控制終端112，將實際的訊號電子束強度分布B圖像化，藉此便可生成更正確的SEM圖像。
控制終端112，於對象試料的觀察中，藉由演算器111，由檢測強度分布S與修正矩陣M-1 之積，獲得修正後訊號電子束強度分布C。控制終端112，從該強度分布C生成SEM圖像。修正後訊號電子束強度分布C，為從檢測強度分布S計算出的實際的訊號電子束強度分布，修正後訊號電子束強度分布C示意和訊號電子束強度分布B相近的值。藉由修正矩陣M-1 所做的修正，能夠更正確地生成高畫質的SEM圖像。
SEM的光學系統引發之訊號電子束偏離理想狀態的變化，一般而言對於試料的種類或在試料的照射位置之相依性小。是故，校正所使用的試料，和實際觀察的對象的試料可為同一種類的試料亦可為相異種類的試料。此外，不掃描一次射束而測定在特定照射位置的訊號電子束的形狀，決定修正矩陣，而共通地適用於SEM圖像內的所有像素(掃描的所有範圍)，藉此可達成有效率的校正。
圖8A~8C為用來決定修正矩陣M-1 之另一校正例說明圖。以下，主要說明和參照圖7A~7C說明的校正例之差異點。本例是將選擇的複數個一次射束同時對試料照射，而同時地決定對於複數個一次射束各者引發的訊號電子束之檢測矩陣要素。藉此，可達成校正時間的縮短。
圖8A所示例子中，控制終端112控制遮沒器陣列104，從4道的一次射束選擇2道的一次射束，圖8A中是一次射束251_1、251_4。控制終端112，從分割檢測器110取得和一次射束251_1、251_4各自相對應之訊號電子束261_1、261_4的檢測強度分布。
圖8B示意分割檢測器110的檢測面中的訊號電子束261_1、261_4的分布的例子。訊號電子束261_1，入射至檢測器301_1及檢測器301_2(的檢測面)。訊號電子束261_4，入射至檢測器301_4(的檢測面)。
檢測器301_1及301_2，各自檢測訊號電子束261_1的相異的一部分。其他的檢測器301_3、301_4不檢測訊號電子束261_1，它們的檢測強度為0。檢測器301_4，檢測訊號電子束261_4的一部分。其他的檢測器301_1~301_3不檢測訊號電子束261_4，它們的檢測強度為0。
如圖8B所示，訊號電子束261_1、261_4藉由相異的檢測器而被檢測，訊號電子束261_1、261_4不會被共通的檢測器檢測。像這樣，藉由相異的1或複數個檢測器而被檢測的訊號電子束，可同時地測定以用來生成修正矩陣。如圖8C所示，控制終端112從檢測器301_1~301_4的檢測強度分布，決定檢測矩陣M中和訊號電子束261_1、261_4各自相對應之列265_1、265_4的要素。
上述訊號電子束強度分布修正，能夠適用於和多射束型SEM相異種類的帶電粒子線裝置。例如，為了提升SEM圖像的對比度，上述訊號電子束強度分布修正能夠適用於將一個一次射束對試料照射，而檢測橫跨複數個檢測器的一個訊號電子束之SEM。
SEM，將從試料產生的訊號電子束例如因應其放出角度而藉由相異的檢測器檢測，藉此進行訊號電子束的放出角度訊號辨別。訊號電子束的空間分布，取決於從試料200放出的訊號電子的能量及角度分布。
分割檢測器110，將該些訊號電子束藉由複數個檢測器檢測。藉由進行訊號電子束的訊號辨別，可提升基於從試料放出的訊號電子的放出角度之對比度。另一例中，在訊號電子的光學系統中涵括維恩濾波器(Wien filter)等的光學元件，藉此可進行和訊號電子的放出能量相應之訊號辨別。控制終端112，亦可不自行修正，而是使用事先準備好的修正矩陣來進行對象試料的觀察像用之修正。
圖9為藉由控制終端112而輸出的SEM觀察條件的顯示畫面的例子。使用者在SEM觀察畫面中，能夠設定電子束的加速電壓、電流量、透鏡的激磁強度等的觀察條件。使用者設定了觀察條件後按下拍攝按鈕，藉此拍攝SEM像，顯示於SEM觀察畫面上。當必須做修正矩陣的調整的情形下，使用者按下修正校正按鈕，藉此控制終端開始修正矩陣的校正。藉由校正而取得的修正矩陣，能夠藉由按下顯示按鈕而顯示。
圖10為顯示校正結果的畫面的例子。各訊號電子束的檢測強度分布顯示於檢測矩陣框。此外，能夠確認當運用同畫面中顯示的檢測矩陣的情形下之修正前及修正後的SEM像。藉由校正而取得的檢測矩陣能夠藉由保存按鈕而保存。此外，亦可在保存檔案選擇框選擇、使用保存完畢的修正矩陣。
按照本實施例，藉由修正檢測訊號，能夠拍攝抑制假影之SEM像。 實施例2
以下說明實施例2。實施例1中的修正矩陣，當各訊號電子束的檢測強度分布和偏向器無相依性的情形下為有效。但，當擺回偏向器的調整不充分的情形下，或難以將所有的訊號電子束精度良好地在分割檢測器上固定訊號電子束的照射位置的情形下，會導致訊號電子束的檢測強度分布和偏向器連動而變動。也就是說，對於一次射束的試料上的每一照射位置必須有修正矩陣。
圖11模型化地示意實施例2之校正。實施例2之控制終端112，作成和一次射束的相異的掃描位置相對應之修正矩陣。訊號電子束，和一次射束的掃描連動而藉由偏向器被偏向。因此，在分割檢測器110的檢測面之訊號電子束的偏離理想狀態的變化，可能和掃描位置相依。藉由事先測定訊號電子束的檢測強度分布的掃描位置相依，來進行檢測強度分布的和一次射束照射位置相應之檢測訊號的修正，便能獲得更正確的SEM圖像。
以下主要說明和實施例1之差異點。圖11作為例子，示意在3個掃描位置A、B、C之一次射束、在分割檢測器110之訊號電子束分布、及、檢測矩陣。圖11將複數個一次射束當中的一者舉例以符號251指稱，將複數個訊號電子束當中的一者舉例以符號261指稱。在各一次射束照射位置之檢測矩陣的決定方法，可和實施例1同樣。圖11例子中，試料200為平坦，訊號電子束的強度係事先或藉由測定而已知。
一例中，準備和SEM圖像的各像素相對應之修正矩陣。藉此，能夠生成更正確的SEM圖像。控制終端112，藉由適用實施例1中說明的校正，能夠生成和像素各者相對應之修正矩陣。像素和一次射束的照射位置被事先建立對應。控制終端112，基於和像素各者相對應之修正矩陣，和掃描連動而變更演算器111的設定。
準備的修正矩陣的數量是依拍攝時的圖像的精度而設計，亦可對複數像素準備一個修正矩陣。或者，亦可對複數個像素每一者準備修正矩陣。此外，運用修正矩陣之修正處理，亦可非即時，而是在SEM像拍攝後統一進行。
按照本實施例，藉由對圖像的每一像素修正檢測訊號，能夠拍攝抑制假影之SEM像。 實施例3
以下說明實施例3。主要說明和實施例1之差異點。實施例3之控制終端112，進行對於試料的觀察中的訊號電子束的變化之修正。前實施例中的修正方法，是以檢測矩陣在觀察中不會變化為前提。但，若試料在觀察中帶電，則在試料附近會產生電場，訊號電子束會受到透鏡作用或偏向作用。又，訊號電子束的能量會變化，因此會導致通過偏向器等光學元件時的偏向靈敏度變化。由於這些原因，訊號電子束的檢測強度分布會變化，事前藉由校正而取得的修正矩陣變得不再有效。控制終端112，能夠修正像這樣對於訊號電子束之試料的帶電的影響。
圖12示意實施例3之分割檢測器210的檢測面(複數檢測器)及檢測面上的訊號電子束的分布的例子。圖12所示構成例中，分割檢測器210具有16個檢測器301_1~301_16。
如同實施例1，分割檢測器210檢測4道的訊號電子束281_1~281_4。理想狀態下，4道的訊號電子束281_1~281_4各自藉由檢測器301_1~301_4而被檢測，各訊號電子束僅被一個檢測器檢測。
如上述般，正在做試料觀察的期間(正在生成試料的SEM像的期間)，若試料帶電則分割檢測器210所致之訊號電子束281_1~281_4的檢測強度分布會變化。圖12例子中，訊號電子束281_1~281_4在分割檢測器210的檢測面上移動。箭頭示意訊號電子束偏離理想位置之移動。
如上述般，試料的帶電的影響，可能因為訊號電子束的能量變化造成偏向靈敏度變化而發生，會使得訊號電子束的檢測位置在分割檢測器210的檢測面移動。所有的訊號電子束的移動的態樣可能為相同，也可能相異。本實施例，係檢測訊號電子束的移動(移動方向及移動量)，基於檢測出的移動來修正訊號電子束的檢測強度分布。
如圖12所示，分割檢測器210包含比應檢測的訊號電子束的數量還多的檢測器。具體而言，分割檢測器210除了中央的4個檢測器301_1~301_4外，還包含配置於它們的周圍之檢測器301_5~301_16。理想狀態下，所有的訊號電子束281_1~281_4藉由檢測器301_1~301_4而被檢測。藉由參照周圍的檢測器301_5~301_16的檢測值，來檢測訊號電子束281_1~281_4的移動，便可因應其而做即時的修正。
控制終端112，監控訊號電子束281_1~281_4的檢測強度分布，基於其統計值來決定訊號強度分布的修正矩陣。例如，控制終端112算出訊號電子束281_1~281_4的檢測強度分布的重心位置，基於該重心位置而遵照事先設定好的演算式來決定修正矩陣。藉此，當訊號電子束全體移動了的情形下，便可做合適的即時修正。
另一例中，控制終端112亦可替換重心位置或再追加遵照基於檢測訊號強度分布的變異數而事先設定好的演算式來決定修正矩陣。藉此，當訊號電子束朝相異方向移動了的情形下，便可做合適的即時修正。
控制終端112，亦可當滿足規定的條件的情形下進行對於訊號電子束的移動之修正。藉由修正矩陣進行修正的條件，例如亦可包含所有的訊號電子束被檢測到、及周圍檢測器301_5~301_16的至少一者檢測出訊號電子束。
控制終端112，能夠不進行實施例1或實施例2中說明的光學系統引發的檢測強度分布變化之修正，而進行本實施例之修正。或者，控制終端112，能夠進行實施例1或實施例2中說明的檢測強度分布變化之修正，並且進行本實施例之修正。
按照本實施例，藉由修正檢測訊號，能夠拍攝抑制試料帶電等非預期的檢測訊號分布的變化引發的假影之SEM像。 實施例4
以下說明實施例4。主要說明和實施例1之差異點。圖13A模型化地示意實施例4之分割檢測器的複數檢測器及複數檢測器上的訊號電子束分布。分割檢測器310，包含六角形的7個檢測器311_1~311_7。檢測器311_1~311_7無間隙地並排。另，檢測器的數量依設計而變化。理想狀態下，檢測器311_1~311_7各自檢測訊號電子束361_1~361_7。訊號電子束361_1~361_7，各自僅被相異的一個檢測器檢測。
圖13B示意和圖13A所示狀態相對應之檢測矩陣M。實際的訊號電子束強度分布B與檢測矩陣M之積，和被檢測出的訊號電子束強度分布S相等。強度分布B中，B1~B7各自和訊號電子束361_1~361_7的強度相對應。強度分布S中，S1~S7各自和檢測器311_1~311_7的檢測強度相對應。檢測出的強度分布S之修正，能夠如同實施例1般進行。
如上述般，能夠適當地修正包含各式各樣的形狀及排列的檢測器之分割檢測器310中的檢測訊號。 實施例5
以下說明實施例5。主要說明和實施例1之差異點。本實施例，藉由使用校正用的試料，來選擇性地生成訊號電子束。圖14A示意使用實施例5之試料400而進行校正的SEM。和圖1所示構成相比，遮沒器陣列被省略。藉由試料400，能夠省略構成或控制複雜的遮沒器陣列。
圖14B模型化地示意試料400的構成。試料400，包含訊號電子束放出率高的區域402、及訊號電子束放出率低的區域404。訊號電子束放出率高的區域402為局部性，僅受到所有的一次射束當中的一個一次射束照射。
圖14A例中，僅一次射束251_1照射至區域402，其他的所有一次射束照射至訊號電子束放出率低的區域404。試料400，僅放出照射至訊號電子束放出率高的區域402之一次射束251_1引發的訊號電子束261_1。
如上述般，藉由使用具有訊號電子束放出率高的局部性區域之試料，不需使用遮沒器陣列便能選擇校正用的訊號電子束。例如，準備一次射束251_1~251_4各者用之訊號電子束放出率高的區域的位置為相異之校正試料。藉此，便能個別地測定各一次射束引發之各訊號電子束。如參照圖8A~8C說明般，為了同時測定複數個訊號電子束，使用具有複數個高放出率區域之試料。
按照本實施例，不需使用複雜的遮沒器陣列便能進行檢測訊號分布的校正。 實施例6
以下說明實施例6。主要說明和實施例1之差異點。本實施例，是在SEM圖像取得期間外執行校正(修正矩陣生成處理)。藉此，能夠對SEM圖像生成中的各訊號電子束的變化進行適當地應對之修正，而生成更正確的SEM圖像。
圖15示意SEM圖像的拍攝期間與校正期間之關係的例子。控制終端112，於一個SEM圖像的生成中，控制掃描用偏向器106依序進行試料200上的掃描線的拍攝。圖15中，折線示意對於掃描用偏向器106之控制訊號(掃描訊號)的時間變化，例如示意往X方向之掃描用的電壓訊號的時間變化。
圖15例子中，SEM拍攝期間501為拍攝一個掃描線的期間。控制終端112，基於各SEM拍攝期間501中檢測出的訊號電子束的強度分布，生成相對應之掃描線的圖像。控制終端112，在連續的SEM拍攝期間501之間的期間503中執行校正。控制終端112，在期間503中例如執行實施例1中已進行說明之校正。藉由在變更掃描線的期間執行校正，能夠不對拍攝時間造成影響而取得修正矩陣。
一例中，控制終端112在各SEM拍攝期間501之前或各期間503執行校正。另一例中，在從所有的SEM拍攝期間501選擇的一部分的SEM拍攝期間501各者之前、或一部分的期間503中執行校正。校正頻率，因應SEM的設計而決定。另，SEM拍攝期間，亦可不和一個掃描線的拍攝期間一致。一個期間503中，亦可進行針對複數個訊號電子束的僅一部分例如1道的訊號電子束之校正。
本發明並不限定於上述的實施例，而包含各種變形例。例如，上述實施例是為了便於說明本發明而詳加說明，並非限定於一定要具備所說明之所有構成。此外，可將某一實施例的一部分置換成其他實施例之構成，又，亦可於某一實施例之構成追加其他實施例之構成。此外，針對各實施例的構成的一部分，可追加、刪除或置換其他構成。
此外，上述的各構成、功能、處理部等，它們的一部分或全部，例如亦可藉由以積體電路設計等而由硬體來實現。此外，上述各構成、功能等，亦可由處理器來分別解譯實現各功能之程式，並藉由執行而由軟體來實現。實現各功能的程式、表格、檔案等資訊，能夠置放於記憶體、或硬碟、SSD(Solid State Drive)等記錄裝置，或IC卡、SD卡等記錄媒體。此外，控制線或資訊線係揭示說明上認為有必要者，未必揭示製品上所有控制線或資訊線。實際上可認為幾乎所有的構成均相互連接。
101:電子源 102:透鏡 103:孔徑陣列 104:遮沒器陣列 105:射束分離器 106:掃描用偏向器 107:對物透鏡 108:平台 109:擺回偏向器 110,210,310:分割檢測器 111:演算器 112:控制終端 121:處理器 122:記憶體 123:輔助記憶裝置 124:輸出裝置 125:輸入裝置 127:通訊介面(I/F) 200,400:試料 220:視野 221_1~221_4,351_1~351_4,356_1~356_4:分區 230:構造部 250,251:一次射束 261,261_1~261_4,281_1~281_4,361_1~361_7:訊號電子束 301_1~301_16,311_1~311_7:檢測器 350,355,357:SEM圖像 360:(構造部230的)圖像 362:假影 402,404:(試料400的)區域 501:SEM拍攝期間 503:(SEM拍攝期間501之間的)期間
[圖1]實施例1中，示意掃描電子顯微鏡(SEM)的概略構成。 [圖2]實施例1中，示意控制終端的硬體構成例。 [圖3]實施例1中，示意設置於平台上的試料的例子。 [圖4A]實施例1中，示意分割檢測器的檢測面中的理想的訊號電子束分布的例子。 [圖4B]示意從圖4A所示訊號電子束分布生成的SEM圖像。 [圖5A]實施例1中，示意分割檢測器檢測面中的訊號電子束分布的另一例。 [圖5B]示意從圖5A所示訊號電子束分布不進行修正而生成的SEM圖像。 [圖6]實施例1中，示意不修正訊號電子束的檢測強度分布而生成的SEM圖像及修正訊號電子束的檢測強度分布後生成的SEM圖像的例子。 [圖7A]實施例1中，用來決定修正矩陣M-1 的校正例說明圖。 [圖7B]用來決定修正矩陣M-1 的上述校正例說明圖。 [圖7C]用來決定修正矩陣M-1 的上述校正例說明圖。 [圖8A]實施例1中，用來決定修正矩陣M-1 的另一校正例說明圖。 [圖8B]用來決定修正矩陣M-1 的上述另一校正例說明圖。 [圖8C]用來決定修正矩陣M-1 的上述另一校正例說明圖。 [圖9]藉由控制終端而輸出的SEM觀察條件的顯示畫面的例子。 [圖10]顯示校正結果的畫面的例子。 [圖11]模型化地示意實施例2之校正。 [圖12]示意實施例3之分割檢測器的檢測面(複數檢測器)及檢測面上的訊號電子束的分布的例子。 [圖13A]模型化地示意實施例4之分割檢測器的複數檢測器及複數檢測器上的訊號電子束分布。 [圖13B]示意和圖13A所示狀態相對應之檢測矩陣M。 [圖14A]示意使用實施例5之試料而進行校正的SEM。 [圖14B]模型化地示意實施例5之試料的構成。 [圖15]實施例6中，示意SEM圖像的拍攝期間與校正期間之關係的例子。
101:電子源
102:透鏡
103:孔徑陣列
104:遮沒器陣列
105:射束分離器
106:掃描用偏向器
107:對物透鏡
108:平台
109:擺回偏向器
110:分割檢測器
111:演算器
112:控制終端
200:試料
250,251:一次射束
261:訊號電子束

Claims (10)

  1. 一種帶電粒子線裝置，包含：複數個檢測器，檢測對於試料的1以上的一次帶電粒子束的照射所引發的1以上的訊號帶電粒子束；及 控制系統； 前述控制系統， 測定藉由前述複數個檢測器檢測出的前述1以上的訊號帶電粒子束的強度分布， 使用修正函數修正前述強度分布， 基於修正後的前述強度分布而生成圖像。
  2. 如請求項1之帶電粒子線裝置，其中， 前述1以上的一次帶電粒子束由複數個一次帶電粒子束所構成。
  3. 如請求項1之帶電粒子線裝置，其中， 前述控制系統，進行前述修正函數的生成處理， 前述生成處理中， 依序選擇前述1以上的一次帶電粒子束的相異的一部分，而照射至前述試料或和前述試料相異的試料， 測定藉由前述複數個檢測器檢測出的前述相異的一部分各者所引發的在前述複數個檢測器中被分離出的1以上的訊號帶電粒子束的強度分布， 基於前述相異的一部分各者的前述強度分布而生成前述修正函數。
  4. 如請求項3之帶電粒子線裝置，其中， 前述1以上的一次帶電粒子束由複數個一次帶電粒子束所構成， 前述相異的一部分由單一的一次帶電粒子束所構成。
  5. 如請求項1之帶電粒子線裝置，其中， 前述控制系統， 保持和前述1以上的一次帶電粒子束的相異的照射位置相對應之複數個修正函數， 分別基於前述複數個修正函數而修正藉由前述複數個檢測器檢測出的對於前述相異的照射位置之前述1以上的一次帶電粒子束所引發的複數個訊號電子束的強度分布。
  6. 如請求項5之帶電粒子線裝置，其中， 前述控制系統，在前述圖像的各像素中，進行基於從前述複數個修正函數選擇的一個修正函數之修正。
  7. 如請求項2之帶電粒子線裝置，其中， 前述複數個檢測器的數量，比前述複數個一次帶電粒子束的數量還多。
  8. 如請求項1之帶電粒子線裝置，其中， 前述1以上的一次帶電粒子束由複數個一次帶電粒子束所構成， 前述1以上的訊號帶電粒子束由複數個訊號帶電粒子束所構成， 前述控制系統，使用和前述複數個一次帶電粒子束各者相對應之校正試料，測定前述複數個一次帶電粒子束各者所引發的訊號帶電粒子束的在前述複數個檢測器之強度分布， 在前述校正試料的各者，相對應之一次帶電粒子束的放出率比其他的一次帶電粒子束的放出率還高， 前述控制系統，基於前述複數個訊號帶電粒子束各者的強度分布而生成前述修正函數。
  9. 如請求項3之帶電粒子線裝置，其中， 前述控制系統， 在連續的複數拍攝期間各者中生成前述試料的圖像的一部分， 在前述連續的複數拍攝期間的一部分或全部的複數拍攝期間各者之前，執行前述修正函數的前述生成處理。
  10. 一種方法，係帶電粒子線裝置的控制系統生成圖像之方法，其中， 帶電粒子線裝置，包含：複數個檢測器，檢測對於試料的1以上的一次帶電粒子束的照射所引發的1以上的訊號帶電粒子束， 前述方法，係 前述控制系統，測定藉由前述複數個檢測器檢測出的前述1以上的訊號帶電粒子束的強度分布， 前述控制系統，使用修正函數修正前述強度分布， 前述控制系統，基於修正後的前述強度分布而生成圖像。
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