TW202341215A - 帶電粒子束系統 - Google Patents

Abstract

兼顧半導體圖樣計測處理的處理量提升與計測精度。 本揭示，提出一種帶電粒子束系統，具備：帶電粒子束裝置，包含：帶電粒子源，放出帶電粒子束；平台，設置試料；第1偏向器，構成為將帶電粒子束偏向；第2偏向器，構成為將從試料放出的訊號粒子偏向；檢測器，構成為檢測訊號粒子；位置檢測元件，構成為檢測試料或者平台的位置；以及電腦系統，控制帶電粒子束裝置的動作；電腦系統，基於藉由位置檢測元件檢測出的位置資訊，執行第2偏向器的輸出控制。

Description

帶電粒子束系統

本揭示有關帶電粒子束系統。

就帶電粒子線裝置的一般的形態而言可舉出掃描電子顯微鏡，而掃描電子顯微鏡中，是使從電子源放出的一次電子的射束藉由電磁場而匯聚或偏向，而在試料上二維地掃描。在試料上的受到一次電子照射之處，會產生帶有試料的資訊之二次電子。此二次電子藉由檢測器被檢測而被變換成電子訊號之後，和掃描位置同步而生成圖像。

若使用掃描電子顯微鏡則可使一次電子的射束匯聚得較小，因此比起光學顯微鏡可得到高解析力的圖像。因此，掃描電子顯微鏡在半導體製造過程中被應用於用來做半導體晶圓的電路圖樣的尺寸計測之半導體計測裝置。

半導體製品的積體度持續提升，對電路圖樣要求進一步的高精度化。因此，對半導體計測裝置來說計測精度的高精度化亦為必須。此外近年來，半導體晶圓的全面檢查的需求升高，對半導體計測裝置也要求處理量提升。基於以上，半導體計測裝置中強烈要求兼顧高精度化與高處理量化。

半導體計測裝置，構成為將半導體晶圓承載於構成為可移動的平台，藉此能夠將一次電子照射至半導體晶圓上的任意的位置。此外，半導體計測裝置，具備能夠藉由一次電子偏向器將一次電子偏向藉此改變試料上的照射位置之構成。複合性地運用它們，來進行在半導體晶圓上的指定的位置之計測。

例如，專利文獻1揭示一種方法，係縮短平台的安定時間(settling time)而謀求處理量提升。此方法中，將平台的狀態的資訊輸入位置控制部，計算與一次電子的照射目標位置之偏差。基於該資訊來調節一次電子偏向器的偏向量，藉此便能夠以偏向來彌補平台位置的時間變動而使一次電子照射至照射目標位置。

此外，專利文獻2揭示一種方法，係當藉由一次電子偏向器使一次電子偏向時，二次電子也會受到一次電子偏向器的偏向作用而讓入射至檢測器的資訊變動，對此，使二次電子偏向器根據一次電子偏向器輸出而輸出，藉此抵消變動。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特許第4927506號公報 [專利文獻2]日本特許第5948084號公報

[發明所欲解決之問題]

如上述般，半導體計測裝置中，要求兼顧高處理量化與高精度化。

然而，當套用專利文獻1的技術的情形下，雖可期待處理量的提升，但要實現高精細化則有困難。也就是說，在半導體圖樣尺寸計測時，二次電子亦會受到一次電子偏向器的偏向作用，導致二次電子入射至檢測器的軌道變化。如此一來，會招致檢測器的檢測率變動，而讓檢測訊號亦即圖像變化而計測精度惡化。

另一方面，按照專利文獻2的技術，在通常的一次電子偏向器所做的照射位置移動動作中，套用根據一次電子偏向器的輸出之二次電子偏向器輸出，藉此能夠抵消一次電子偏向器所造成的二次電子的影響。

然而，若按照專利文獻2的技術，是將平台的資訊反饋至一次電子偏向器，因此若進行基於一次電子偏向器的輸出而使二次電子偏向器輸出這樣的控制，則無法實現高速的動作。

又，二次電子偏向器，為具有使一次電子直進而僅使二次電子偏向之作用的偏向器，惟因加工公差或組立公差等而無法完全使對一次電子的影響成為零。因此，於一次電子的試料上的二維掃描中若使二次電子偏向器的輸出變動，則一次電子會受到二次電子偏向器的影響而讓一次電子照射位置略為偏離而導致計測精度惡化。

本揭示有鑑於這樣的狀況，提出一種兼顧半導體圖樣計測處理的處理量提升與計測精度之技術。 [解決問題之技術手段]

為解決上述問題，本揭示，提出一種帶電粒子束系統，具備：帶電粒子束裝置，包含：帶電粒子源，放出帶電粒子束；平台，設置試料；第1偏向器，構成為將帶電粒子束偏向；第2偏向器，構成為將從試料放出的訊號粒子偏向；檢測器，構成為檢測訊號粒子；位置檢測元件，構成為檢測試料或者平台的位置；以及電腦系統，控制帶電粒子束裝置的動作；電腦系統，基於藉由位置檢測元件檢測出的位置資訊，執行第2偏向器的輸出控制。

和本揭示相關連的進一步特徵，將由本說明書之記述、所附圖面而明瞭。此外，本揭示之態樣，藉由要素及多樣要素的組合及以下的詳細記述與所附申請專利範圍之樣態而達成並實現。 本說明書的記述僅是典型的示例，應當理解其未以任何意義限定本揭示之申請專利範圍或適用例。 [發明之效果]

按照本揭示之技術，能夠防止處理量提升時發生的計測精度的惡化，而兼顧高處理量與高精度計測。

本實施方式，揭示一種帶電粒子束系統(掃描電子顯微鏡系統)，係檢測在試料上的帶電粒子線照射位置發生的訊號帶電粒子藉此取得試料的資訊之帶電粒子束系統，其中，將被匯聚至試料上的探針的電子線二維地掃描，檢測從試料產生的二次電子，將每一掃描位置的訊號強度做對映(mapping)，藉此得到試料像。以下，說明按照本揭示之實施方式。

(1)第1實施方式 ＜帶電粒子束系統的構成例＞ 圖1為示意運用按照第1實施方式之帶電粒子束裝置來作為掃描電子顯微鏡的帶電粒子束系統100的概略構成例的圖。

帶電粒子束系統100，具備電腦系統50、掃描電子顯微鏡51。電腦系統50，具備全體控制部52、訊號處理部53、偏向器控制處理部54、輸出入部55、記憶部56。掃描電子顯微鏡51，具備電子源1、聚光透鏡21、上段一次電子偏向器22、下段一次電子偏向器23、上段掃描偏向器24、下段掃描偏向器25、後段加速電極26、對物透鏡27、下部二次電子偏向器31、上部二次電子偏向器32、二次電子孔徑33、上部檢測器34、下部檢測器35、平台42、平台搬送台43、位置檢測部44。

掃描電子顯微鏡51中，自電子源1產生一次電子11。一次電子11，藉由聚光透鏡21被匯聚，藉由上段掃描偏向器24、下段掃描偏向器25被偏向而在試料41上二維地掃描。被偏向的一次電子11，藉由後段加速電極26受到加速之後，藉由對物透鏡27被匯聚於試料41上。

從試料41的一次電子11的照射位置會產生二次電子。此二次電子中包含試料41的表面資訊等。因此，對試料41上的任意的位置照射一次電子11，而檢測其二次電子的資訊，藉此便能夠得到試料41表面的資訊。

產生的二次電子當中，仰角接近90°的高仰角二次電子12會穿過二次電子孔徑33之後藉由上部二次電子偏向器32被偏向，藉由上部檢測器34被變換成電子訊號。另一方面，仰角比此還小的低仰角二次電子13，會衝撞二次電子孔徑33。如此一來，會從二次電子孔徑33產生三次電子14，藉由下部檢測器35檢測它而變換成電子訊號。

來自上部檢測器34及下部檢測器35的電子訊號，被送至訊號處理部53。訊號處理部53，和二維掃描同步而累計訊號強度，生成對映各訊號強度的圖像，該圖像透過全體控制部52被輸出至輸出入部55。

試料41，被載置於可於二維方向動作的平台42。這是為了對試料41上的任意的座標照射一次電子11。平台42的位置，藉由設置於平台搬送台43的位置檢測部44的雷射干涉計所造成的位置檢測雷射45而即時地被測定。在位置檢測部44的位置方法，不限定於如上述般的雷射干涉計，藉由線性標尺亦可得到同樣的效果。藉由使平台42動作而實現往任意的座標的一次電子11照射。

又，藉由上段一次電子偏向器22、下段一次電子偏向器23使一次電子11偏向，藉此亦能夠達成使一次電子11照射至目標位置之控制。上段一次電子偏向器22、下段一次電子偏向器23可為靜電偏向器亦可為電磁偏向器。此外，亦能夠將上段掃描偏向器24與上段一次電子偏向器22、下段掃描偏向器25與下段一次電子偏向器23各自做成一個偏向器而控制。

一般而言，平台動作雖能夠移動廣範圍但對位精度差，一次電子偏向控制雖移動範圍窄但對位精度高。因此，為了使一次電子11照射至使用者(以下亦稱操作者)指定的試料上的目標位置座標，會進行組合它們雙方的控制之控制。此時，為了防止因平台42的振動或漂移(drifting)而一次電子照射位置變動，會將從位置檢測部44得到的平台位置資訊輸入至偏向器控制處理部54。偏向器控制處理部54，計算不會讓試料41上的一次電子照射位置變化之一次電子偏向量，而控制上段一次電子偏向器22、下段一次電子偏向器23。此控制在上段掃描偏向器24、下段掃描偏向器25亦能夠同樣地進行。

＜二次電子的檢測率會變化的理由＞ 圖2為示意運用上段一次電子偏向器22及下段一次電子偏向器23來控制一次電子照射位置時的高仰角二次電子12及低仰角二次電子13的軌道(的變化)的一例，與運用下部二次電子偏向器31修正軌道的變化的一例的模型圖。

如上述待解問題中亦敘述般，藉由一次電子偏向器之偏向控制會對二次電子的軌道造成影響，故檢測器中的檢測率會變化。在一次電子照射位置產生的二次電子亦會受到上段一次電子偏向器22及下段一次電子偏向器23的偏向作用。例如，若成為高仰角二次電子12衝撞二次電子孔徑33而低仰角二次電子13穿過二次電子孔徑33之軌道，則會導致藉由上部檢測器34及下部檢測器35檢測的二次電子的資訊變化。

就這一點，能夠藉由設置於上段一次電子偏向器22與二次電子孔徑33之間的下部二次電子偏向器31來進行此軌道(變化的軌道)的修正。下部二次電子偏向器31為維因濾波器(Wien filter)，是能夠使一次電子11直進而僅使二次電子偏向之偏向器。藉由下部二次電子偏向器31的作用，能夠使高仰角二次電子12及低仰角二次電子13的軌道如虛線般偏向。如此一來，能夠防止藉由上部檢測器34與下部檢測器35檢測的二次電子的檢測率變化。

＜下部二次電子偏向器31的輸出調整方法＞ 這裡，說明相對於一次電子偏向器輸出之下部二次電子偏向器31的輸出調整方法的一個形態，以防止檢測率的變化。

(檢測圖像的例子) 圖3為示意藉由上部檢測器34得到的上部檢測器像61及藉由下部檢測器35得到的下部檢測器像62的例子的圖。

即使在藉由上段掃描偏向器24及下段掃描偏向器25之一次電子11的二維掃描中，仍會發生如上述般由於偏向器的輸出所造成的檢測器中的檢測率的變化。在圖像中心部可看見反映出二次電子孔徑33的形狀之白點剪影63、黑點剪影64。二次電子孔徑33通常被製作成相對於光軸為軸對稱，因此將剪影以圓形示意，惟依二次電子孔徑33的形狀而定而不在此限。此二維掃描中的檢測率的變動，和平台的漂移等無關而為一定而不會有時間變動，因此對於計測精度沒有影響。

於一次電子11的照射位置移動時(視野移動時)，因上段一次電子偏向器22及下段一次電子偏向器23的輸出而引發的二次電子的軌道變化，能夠藉由白點剪影63及黑點剪影64的位置的位移量而測定。此外，針對下部二次電子偏向器31所造成的二次電子的軌道變化，亦能夠藉由白點剪影63及黑點剪影64的位置的位移量而測定。

(下部檢測圖像的位移向量) 圖4為示意當使下部二次電子偏向器31輸出(施加電壓及流通電流)時在下部檢測器像62看到的黑點剪影64-2及輸出前的黑點剪影64-1，以及黑點剪影位置位移向量65的例子的模型圖。

黑點剪影位置位移向量65，表示下部二次電子偏向器31的輸出前後的黑點剪影64的位置位移，是和下部二次電子偏向器31的輸出相依之向量。此外，於一次電子照射位置移動時(視野移動時)亦可同樣地看到黑點剪影64的移動。

(一次電子照射位置移動量與下部二次電子偏向器31輸出之關係式) (i)下部二次電子偏向器31的輸出調整中，取得相對於下部二次電子偏向器31的輸出之黑點剪影位置位移向量65的關係，而求出式1的係數A。按照發明團隊研究之結果，若一面使下部二次電子偏向器31的輸出變化，一面測定和各輸出值相對應的黑點剪影位置位移向量的值，則得知它們有著線性關係。因此，係數A可訂為該線性關係的斜率而求出。

[式1] 黑點剪影位置位移向量=係數A×下部二次電子偏向器輸出      …式1

(ii)此外，取得相對於一次電子照射位置移動量之黑點剪影位置位移向量65的關係，而求出式2的係數B。同樣地，按照發明團隊研究之結果，得知一次電子照射位置移動量(距最初的照射位置(視野)的變動量=位置檢測資訊的變動量)與和視野移動量相對應的黑點剪影位置位移向量的值之關係亦有著線性關係。因此，係數B亦可訂為該線性關係的斜率而求出。另，一次電子照射位置移動量，為用來追蹤平台42的漂移或振動之值。

[式2] 黑點剪影位置位移向量=係數B×一次電子照射位置移動量      …式2

(iii)由上述式1及式2，得到如式3及式4般一次電子照射位置移動量與下部二次電子偏向器31輸出之關係式。

[式3] 下部二次電子偏向器輸出=係數C×一次電子照射位置移動量      …式3

[式4] 係數C=係數A^(-1)×係數B      …式4

下部二次電子偏向器31輸出、一次電子照射位置移動量以及黑點剪影位置位移向量，為2成分的向量。此外，係數A、係數B、係數C可為純量亦可為二維矩陣。另，係數A、係數B、係數C，能夠事先(例如出貨前)對每一裝置藉由實驗方式或者模擬而求出作為調整參數，預先存儲於記憶部56，而讀出使用。此外，係數A、係數B、係數C亦能夠於每次計測重新求出。惟，上述式1、式2、式3及式4所示控制式僅是一例，為了控制的高精度化亦能夠訂為包含各式的二次以上的成分之多項式。此外，亦可訂為依照下部二次電子偏向器31輸出範圍或一次電子照射位置移動量的範圍而改變係數A、係數B及係數C這樣的控制式。

(iv)當配合平台位置的振動或漂移而進行一次電子偏向控制的情形下(為了將試料上的一次電子照射位置設為一定)，基於來自位置檢測部44的資訊，一次電子偏向器輸出會以某一周期(例如振動時)而變動。因此，此二次電子軌道控制亦必須和一次電子偏向器輸出連動而使輸出變動。此時，使上述的係數C預先從記憶部56輸入至偏向器控制處理部54。然後，運用來自位置檢測部44的資訊而計算下部二次電子偏向器輸出。由此計算值和一次電子偏向器輸出連動而輸出下部二次電子偏向器31。

(v)不運用位置檢測部44的資訊，而是以圖像的位置偏離資訊(以下亦稱「位置移動量資訊」或者「視野移動量」)來控制一次電子偏向器 此外，亦能夠基於圖像的位置偏離資訊來控制上段一次電子偏向器22及下段一次電子偏向器23。藉由全體控制部52計算在訊號處理部53累計的距圖像的目標位置之偏離量，而輸入至偏向器控制處理部54，基於該資訊而計算彌補偏離量之上段一次電子偏向器22及下段一次電子偏向器23的輸出。偏離量，能夠使用距到達目標位置而開始拍攝時的位置之相對偏離量，亦能夠使用距記憶部56中保存著的在目標位置的模範圖像之偏離量。此外，針對此時的計算式能夠以模擬來計算，亦能夠於事前讀出記憶部56中保存者作為調整參數。

(vi)維因濾波器型偏向器的利用 當將上部二次電子偏向器32及下部二次電子偏向器31以維因濾波器型偏向器構成的情形下，理想上能夠達成二次電子偏向而不對一次電子11造成影響。但，實際上因加工公差或組立公差的影響而難以完全使一次電子11的偏向影響成為零。因此，於二維掃描中一旦使上部二次電子偏向器32及/或下部二次電子偏向器31的輸出變動，則一次電子11的照射位置會略為變化而有圖像的計測精度惡化的可能。這樣的情形下，藉由依以下所示動作流程使其動作，便能夠防止二次電子偏向器對於一次電子11的影響而做控制。

(平台42的漂移或振動量小的情形下的下部二次電子偏向器31的控制動作) 圖5為用來說明下部二次電子偏向器31的控制動作的流程圖。此控制動作中，下部二次電子偏向器31於掃描圖幀間(圖幀與圖幀之間的時間)受到控制。另，這裡所謂掃描圖幀係指藉由1次的二維掃描得到的圖像單位。此外，所謂「平台42的漂移或振動量小的情形」，例如意指漂移量或振動量比事先決定好的閾值還小的情形。

(i)步驟101 全體控制部52，從輸出入部55取得藉由使用者輸入(指定)的拍攝模式(M)與掃描圖幀數(Ntot：取得(累計)圖幀數)的資訊。這裡，所謂拍攝模式，意指例如為了拍攝1圖幀圖像而花費的時間(拍攝速度)。此外，所謂掃描圖幀數(Ntot)，意指最終累計的所需的圖幀數。例如，使用者能夠指定Ntot=256。

(ii)步驟102 全體控制部52，從記憶部56讀出和指定的拍攝模式綁定而存儲著的二次電子偏向器控制間掃描圖幀數(Nse)。這裡，所謂二次電子偏向器控制間掃描圖幀數(Nse)，意指示意掃描圖幀數(Ntot)中每隔幾圖幀便給予二次電子偏向輸出(這裡為下部二次電子偏向輸出)之值。例如，當和指定拍攝模式相對應的二次電子偏向器控制間掃描圖幀數為Nse=4的情形下，每當取得4圖幀便會給予二次電子偏向輸出。此外，若Nse=1則每當取得1圖幀便會給予二次電子偏向輸出。也就是說，二次電子偏向輸出控制，雖根據拍攝模式而有長短，但會依規定期間間隔而被執行。另，這一點在後述的按照圖6之二次電子偏向輸出控制中亦同。也就是說，圖6的情形下，無論一次電子的掃描期間(藉由一次電子掃描1圖幀所需要的時間)為何，每隔規定的等待時間(指定時間)便會執行二次電子偏向輸出控制。

(iii)步驟103 全體控制部52，對偏向器控制處理部54、上部檢測器34、下部檢測器35及訊號處理部53做控制以反覆步驟104至步驟110為止的處理，直到取得圖幀數成為掃描圖幀數(Ntot)為止。

(iv)步驟104 全體控制部52，對偏向器控制處理部54、上部檢測器34、下部檢測器35及訊號處理部53做控制以便將步驟105至步驟107為止的處理執行Nse次。也就是說，每當取得Nse數份的掃描圖幀，便會執行給予下部二次電子偏向輸出之處理(步驟108至步驟110)。

(v)步驟105 偏向器控制處理部54，以一次電子掃描(scan)試料41，使二次電子產生。

(vi)步驟106及步驟107 上部檢測器34及下部檢測器35，取得產生的二次電子的訊號(1圖幀份)，輸入至訊號處理部53。 一旦步驟105至步驟107為止的處理被反覆Nse次而取得Nse圖幀份的圖像，則處理移至步驟108。

(vii)步驟108 全體控制部52，將從位置檢測部44取得的平台位置資訊輸入至偏向器控制處理部54。平台位置資訊，相當於上述的一次電子照射位置移動量，為示意距最初的照射位置或者前次的照射位置之位置偏離量的資訊。

(viii)步驟109 全體控制部52，基於上述式3，將平台位置資訊訂為一次電子照射位置移動量，算出下部二次電子偏向器輸出，將該算出的下部二次電子偏向器輸出的資訊遞交給訊號處理部53。

(ix)步驟110 訊號處理部53，將下部二次電子偏向器輸出的值輸出至偏向器控制處理部54。偏向器控制處理部54，基於下部二次電子偏向器輸出的值，使下部二次電子偏向器31動作(施加電壓及流通電流)。 一旦以上為止的處理被反覆直到掃描圖幀數合計成為Ntot次，則處理移至步驟111。

(x)步驟111 訊號處理部53，累計掃描圖幀數Ntot份的圖幀的圖像訊號，將累計值遞交給全體控制部52。全體控制部52，將圖像訊號累計值從輸出入部55輸出(顯示於畫面)。

另，二次電子偏向器控制間掃描圖幀數(Nse)，是依照掃描圖幀每1次的所需時間(拍攝模式)與平台42的漂移或振動的大小來選擇。二次電子偏向器輸出的時間間隔愈小則愈能夠減小檢測器中的檢測率的變動。但，時間間隔大則能夠減小二次電子偏向器輸出所造成的對於圖像的影響，因此是以它們的取捨來決定。當平台42的漂移或振動大的情形下，伴隨一次電子照射位置移動量變大而檢測率變動會變大，故必須縮窄時間間隔。依每種拍攝模式能夠決定掃描圖幀每1次的所需時間，平台42的漂移或振動的大小則是由裝置的構成決定。是故，依每種拍攝模式來設定二次電子偏向器控制間掃描圖幀數Nse較為適當。當然，亦可構成為使用者輸入二次電子偏向器控制間掃描圖幀數Nse作為指定的參數，亦可設計成不做每種拍攝模式的設定參數而是在全部的條件下以同一種二次電子偏向器控制間掃描圖幀數Nse使其動作。

本實施方式中說明了二次電子偏向器中的控制流程。這裡，伴隨平台位置偏離之一次電子偏向器中的視野偏離修正控制，是獨立於此而進行。但，當由於一次電子偏向器的響應性的問題等而因掃描圖幀中的一次電子偏向器的輸出變動而計測精度惡化的情形下，藉由將本流程的步驟109的輸出計算及步驟110的輸出對象訂為一次電子偏向器，亦能夠在掃描圖幀間做視野移動的修正，而抑制計測精度的惡化。

另一方面，當平台42的漂移或振動大，而即使藉由掃描圖幀1次的動作仍無法完全修正檢測率變動的情形下，則必須將二次電子偏向器輸出的時間間隔縮窄而於二維掃描中也使二次電子偏向器輸出變動。此時能夠藉由圖6所示動作流程圖來控制。

(平台42的漂移或振動量大的情形下的下部二次電子偏向器31的控制動作) 圖6為用來說明當平台42的漂移或振動量大的情形下的下部二次電子偏向器31的控制動作的流程圖。另，這裡所謂「平台42的漂移或振動量大的情形」，例如意指漂移量或振動量為事先決定好的上述閾值以上的情形。此外，要執行圖5或者圖6的哪一種控制動作，能夠由全體控制部52藉由另行測定的漂移量或者振動量、或者事先設定好的平台固有的漂移量或者振動量(例如被保持於記憶部56作為設定值)與上述閾值之比較來決定。或者，亦可設計成由全體控制部52來決定和上述拍攝模式建立關聯而進行圖5的處理或進行圖6的處理(因為拍攝速度愈快則漂移量愈小)。此外，亦可設計成先執行圖5的控制動作之後，當全體控制部52判斷未完全修正平台42的漂移量或振動量的情形下，執行圖6的控制動作。

(i)步驟201 全體控制部52，從輸出入部55取得藉由使用者輸入(指定)的拍攝模式(M)的資訊。這裡，所謂拍攝模式，如同上述般，意指例如為了拍攝1圖幀圖像而花費的時間(拍攝速度)。

(ii)步驟202 全體控制部52，從記憶部56讀出和指定的拍攝模式綁定而存儲著的二次電子偏向器控制等待時間(Tse)。另，二次電子偏向器控制等待時間(Tse)能夠依每種拍攝模式決定，惟亦可在全部條件下設定成相同值。

(iii)步驟203 全體控制部52，對偏向器控制處理部54、上部檢測器34、下部檢測器35及訊號處理部53做控制以便反覆步驟204至步驟207為止的處理，直到拍攝完成。另，雖圖6中未示意，惟一次電子所做的試料上的掃描及檢測器所做的二次電子取得之處理(圖幀圖像取得處理)係獨立於下部二次電子偏向器31的控制動作而正在被執行。

(iv)步驟204 全體控制部52，從被輸入拍攝開始指示起算，不做拍攝動作而待命達指定時間(二次電子偏向器控制等待時間Tse)。藉此，可使圖像輸出穩定，取得足夠畫質的圖像。另，由於指定時間並不等於圖幀掃描時間，即使在掃描(scan)動作途中仍可能執行二次電子偏向輸出控制。

(v)步驟205 全體控制部52，將從位置檢測部44取得的平台位置資訊輸入至偏向器控制處理部54。

(vi)步驟206 全體控制部52，基於上述式3，將平台位置資訊訂為一次電子照射位置移動量，算出下部二次電子偏向器輸出，將該算出的下部二次電子偏向器輸出的資訊遞交給訊號處理部53。

(vii)步驟207 訊號處理部53，將下部二次電子偏向器輸出的值輸出至偏向器控制處理部54。偏向器控制處理部54，基於下部二次電子偏向器輸出的值，使下部二次電子偏向器31動作(施加電壓及流通電流)。 反覆步驟204至步驟207為止的處理直到拍攝完成。一旦拍攝完成，處理移至步驟208。

(viii)步驟208 訊號處理部53，累計拍攝的圖像訊號，將累計值遞交給全體控制部52。全體控制部52，將圖像訊號累計值從輸出入部55輸出(顯示於畫面)。

(2)第2實施方式 ＜帶電粒子束系統的構成例＞ 圖7為示意運用按照第2實施方式之帶電粒子束裝置來作為掃描電子顯微鏡的帶電粒子束系統100的概略構成例的圖。

圖7中的帶電粒子束系統100，如同按照第1實施方式之帶電粒子束系統100般，具備電腦系統50、掃描電子顯微鏡51。電腦系統50，具備如同第1實施方式的情形般的構成。此外，按照第2實施方式之掃描電子顯微鏡51，相較於按照第1實施方式者，雖不包含位置檢測部44，但構成為追加了能量濾波器36。

按照第2實施方式之帶電粒子束裝置(掃描電子顯微鏡51)中，如上述般不包含位置檢測部，故不是基於平台位置資訊而是基於圖像資訊來設定下部二次電子偏向器31的輸出。以下，說明基於圖像資訊來算出下部二次電子偏向器31的輸出。

＜基於圖像資訊算出下部二次電子偏向器輸出＞ 圖4所示下部檢測器像62的黑點剪影64，會和一次電子偏向器輸出相依而移動。因此，在前一刻從掃描圖幀中的下部檢測器像62藉由圖像處理算出黑點剪影位置位移向量65。然後，全體控制部52，基於此算出的黑點剪影位置位移向量65的資訊與上述式1，計算下部二次電子偏向器31的輸出。

此外，於拍攝時，全體控制部52從藉由訊號處理部53累計的圖像取得剪影位置資訊，計算黑點剪影位置位移向量65，輸入至偏向器控制處理部54。偏向器控制處理部54，基於從記憶部56讀出的式1及係數A的資訊，算出相當於黑點剪影位置位移向量65之下部二次電子偏向器輸出，而對下部二次電子偏向器31輸出(施加電壓及流通電流)。

另，這裡雖說明了運用在下部檢測器像62看到的黑點剪影64的位置資訊之方法，惟藉由在上部檢測器像61看到的白點剪影63的位置資訊亦能夠以相同方法控制。

＜高仰角二次電子的入射角的控制＞ 以上說明了抑制複數個檢測器(上部檢測器34及下部檢測器35)的檢測率變動之方法，惟亦能夠做到將入射至上部檢測器34及能量濾波器36的高仰角二次電子12的入射角設為一定這樣的控制。

如圖7所示，若在上部檢測器34與上部二次電子偏向器32之間設置能量濾波器36，則能夠辨別而檢測高仰角二次電子12的能量。但，此時，一旦入射至能量濾波器36的高仰角二次電子12的入射角度變化，則會導致藉由能量濾波器36篩選的高仰角二次電子的閾值變動，而讓濾波器的精度惡化，故計測精度會惡化。

因此，根據一次電子照射位置移動量來抑制下部二次電子偏向器31的輸出，藉此抑制高仰角二次電子12的往能量濾波器36的入射角的變動。

圖8為當藉由上段一次電子偏向器22及下段一次電子偏向器23控制一次電子照射位置時的高仰角二次電子12的軌道的一例，與修正其之下部二次電子偏向器31的模型圖。圖8中，將藉由下部二次電子偏向器31偏向前的軌道以實線表示，偏向後的軌道以虛線表示。在實線的軌道，高仰角二次電子未垂直入射至能量濾波器36，因此在能量濾波器36的精度會惡化。另一方面，在偏向後的虛線的軌道，入射至能量濾波器36的高仰角二次電子成為垂直，因此可知即使一次電子照射位置變化仍能夠維持計測精度。

說明此控制的調整的一例。全體控制部52，在使能量濾波器36動作的狀態下，從訊號處理部53取得了移動一次電子照射位置之前的檢測訊號後，使一次電子照射位置(視野)移動。此外，同樣地，全體控制部52，從訊號處理部53取得移動一次電子照射位置時的檢測訊號。然後，全體控制部52，比較一次電子照射位置(視野)移動前後的圖像。又，其後，全體控制部52一面使下部二次電子偏向器31輸出一面反覆同樣的檢測，求出和移動照射位置之前的圖像最為一致的下部二次電子偏向器輸出。藉此，得到對一次電子照射位置而言最佳的下部二次電子偏向器輸出之關係式，藉此做控制。除此方法以外，亦能夠以模擬計算最佳的輸出值而得到輸出式。另，本控制處理，如同圖5及圖6的流程圖中說明的處理，因此省略詳細說明。

(3)總結 (i)第1及第2實施方式中，說明了控制下部二次電子偏向器31來提升檢測器(上部檢測器34及下部檢測器35)的檢測率及抑制高仰角二次電子12的能量濾波器入射角變動，惟無需贅言地在上部二次電子偏向器32亦可做同樣的控制。

(ii)本揭示之一方式中，在具備電腦系統50與掃描電子顯微鏡(帶電粒子束裝置)51之帶電粒子束系統100中，電腦系統50基於藉由位置檢測元件(位置檢測部44)檢測出的位置資訊(視野移動量)，執行第2偏向器(下部二次電子偏向器31及/或上部二次電子偏向器)的輸出控制。這裡，第2偏向器的輸出，能夠藉由對以位置資訊(平台的位置偏離量)為基礎的一次電子照射位置移動量乘上規定的參數(參照上述式3及式4)而算出。像這樣基於位置資訊來做一次電子的偏向控制以及二次電子的偏向輸出控制，故能夠使處理量提升，同時亦使計測精度提升(兼顧處理量提升與計測精度提升)。

此外，二次電子的偏向輸出控制，能夠在帶電粒子束(一次電子)所做的二維掃描期間與其下次的二維掃描期間之間的期間(掃描期間間隔)選擇性地執行。也就是說，每當對於計測對象的試料的1次的二維掃描結束，便一面決定是否進行二次電子的偏向輸出控制一面取得圖像。例如，可每當取得1圖幀圖像便執行二次電子的偏向輸出控制，亦可每當取得複數圖幀圖像便執行二次電子的偏向輸出控制。惟，當平台的漂移量或振動量比規定閾值還大的情形(掃描速度比規定速度還慢的情形)下，亦可設計成無論掃描期間間隔為何，均每隔規定時間間隔(指定時間)(即使是掃描中)便執行二次電子的偏向輸出控制。藉由依此方式，能夠根據拍攝模式(掃描速度的高低)而以合適的頻率執行二次電子的偏向輸出控制，故能夠使計測精度提升而不使處理量降低。

(iii)本揭示的另一方式中，帶電粒子束系統100中，電腦系統50，從藉由檢測器檢測出的訊號所成的圖像算出位置資訊(視野移動量)，基於該位置資訊所示的位置偏離量，於帶電粒子束所做的一次二維掃描期間結束後，選擇性地執行第1偏向器(上段一次電子偏向器22及/或下段一次電子偏向器23)或者第2偏向器(下部二次電子偏向器31及/或上部二次電子偏向器)的至少一方的輸出控制。這裡，所謂「選擇性地」係和上述同義。像這樣，即使不運用位置檢測部44仍能夠從取得圖像的偏離量偵測位置偏離量，故能夠削減裝置的零件數而抑制裝置製造成本。此外，如同上述般，基於位置資訊(視野移動量)來做一次電子的偏向控制以及二次電子的偏向控制，故能夠使處理量提升，同時亦使計測精度提升(兼顧處理量提升與計測精度提升)。

(iv)本實施方式的機能，亦能夠藉由軟體的程式碼而實現。在此情形下，是將記錄著程式碼的記憶媒體提供給系統或裝置，該系統或裝置的電腦(或CPU或MPU)讀出記憶媒體中存儲的程式碼。在此情形下，從記憶媒體被讀出的程式碼本身會實現前述的實施方式的機能，其程式碼本身、及記憶著其之記憶媒體構成本揭示。作為用來供給這樣的程式碼之記憶媒體，例如可運用軟碟、CD-ROM、DVD-ROM、硬碟、光碟、光磁碟、CD-R、磁帶、非揮發性的記憶卡、ROM等。

此外，亦可設計成基於程式碼的指示，而在電腦上運轉的OS(作業系統)等進行實際的處理的一部分或全部，藉由該處理來實現前述的實施方式的機能。又，亦可設計成從記憶媒體被讀出的程式碼，於被寫入電腦上的記憶體之後，基於該程式碼的指示，電腦的CPU等進行實際的處理的一部分或全部，藉由該處理來實現前述的實施方式的機能。

又，亦可設計成將實現實施方式的機能之軟體的程式碼透過網路配送，將其存儲於系統或裝置的硬碟或記憶體等記憶手段或CD-RW、CD-R等記憶媒體，使用時該系統或裝置的電腦(或是CPU或MPU)讀出存儲於該記憶手段或該記憶媒體的程式碼並執行。

另，此處敘述的製程及技術本質上和任何特定的裝置無關，即使藉由任何適合的構成要素的組合亦能實作。又，亦可建構專用的裝置來執行此處敘述的方法的步驟。此外，亦能夠藉由適宜組合本實施方式揭示的複數個構成要素，來形成各式各樣的技術要素。例如，亦可從實施方式中示意的所有構成要素刪除幾個構成要素。本揭示雖是圍繞具體例子而記述，但它們皆非為了限定，而是為了便於理解。本技術領域中具有通常知識者自當明瞭，適合實施本揭示的技術之硬體、軟體、及韌體有多數種組合。例如，記述的軟體能夠藉由組譯器(assembler)、C/C++、perl、Shell、PHP、Java(註冊商標)等的廣範圍的程式或描述語言來實作本揭示之技術。

又，上述的實施方式中，控制線或資訊線係示意說明上認為有必要者，未必示意製品上所有控制線或資訊線。亦可所有的構成相互連接。

再加上，本技術領域中具有通常知識者，由此處揭示的本揭示的說明書及實施方式之考察自當能夠明確理解本揭示的其他實作。說明書的記述內容與具體例僅為一種典型，本揭示的範圍與精神如後文的申請專利範圍所示。

1:電子源 11:一次電子 12:高仰角二次電子 13:低仰角二次電子 14:三次電子 21:聚光透鏡 22:上段一次電子偏向器 23:下段一次電子偏向器 24:上段掃描偏向器 25:下段掃描偏向器 26:後段加速電極 27:對物透鏡 31:下部二次電子偏向器 32:上部二次電子偏向器 33:二次電子孔徑 34:上部檢測器 35:下部檢測器 36:能量濾波器 41:試料 42:平台 43:平台搬送台 44:位置檢測部 45:位置檢測雷射 51:掃描電子顯微鏡 52:全體控制部 53:訊號處理部 54:偏向器控制處理部 55:輸出入部 56:記憶部 61:上部檢測器像 62:下部檢測器像 63:白點剪影 64:黑點剪影 65:黑點剪影位置位移向量

[圖1]示意運用按照第1實施方式之帶電粒子束裝置來作為掃描電子顯微鏡的帶電粒子束系統100的概略構成例的圖。 [圖2]示意運用上段一次電子偏向器22及下段一次電子偏向器23來控制一次電子照射位置時的高仰角二次電子12及低仰角二次電子13的軌道(的變化)的一例，與運用下部二次電子偏向器31修正軌道的變化的一例的模型圖。 [圖3]示意藉由上部檢測器34得到的上部檢測器像61及藉由下部檢測器35得到的下部檢測器像62的例子的圖。 [圖4]示意當使下部二次電子偏向器31輸出(施加電壓及流通電流)時在下部檢測器像62看到的黑點剪影64-2及輸出前的黑點剪影64-1，以及黑點剪影位置位移向量65的例子的模型圖。 [圖5]用來說明下部二次電子偏向器31的控制動作的流程圖。 [圖6]用來說明當平台42的漂移或振動量大的情形下的下部二次電子偏向器31的控制動作的流程圖。 [圖7]示意運用按照第2實施方式之帶電粒子束裝置來作為掃描電子顯微鏡的帶電粒子束系統100的概略構成例的圖。 [圖8]當藉由上段一次電子偏向器22及下段一次電子偏向器23控制一次電子照射位置時的高仰角二次電子12的軌道的一例，與修正其之下部二次電子偏向器31的模型圖。

1:電子源

11:一次電子

12:高仰角二次電子

13:低仰角二次電子

14:三次電子

21:聚光透鏡

22:上段一次電子偏向器

23:下段一次電子偏向器

24:上段掃描偏向器

25:下段掃描偏向器

26:後段加速電極

27:對物透鏡

31:下部二次電子偏向器

32:上部二次電子偏向器

33:二次電子孔徑

34:上部檢測器

35:下部檢測器

41:試料

42:平台

43:平台搬送台

44:位置檢測部

45:位置檢測雷射

50:電腦系統

51:掃描電子顯微鏡

52:全體控制部

53:訊號處理部

54:偏向器控制處理部

55:輸出入部

56:記憶部

100:帶電粒子束系統

Claims (13)

1. 一種帶電粒子束系統，具備： 帶電粒子束裝置，包含： 帶電粒子源，放出帶電粒子束； 平台，設置試料； 第1偏向器，構成為將前述帶電粒子束偏向； 第2偏向器，構成為將從前述試料放出的訊號粒子偏向； 檢測器，構成為檢測前述訊號粒子； 位置檢測元件，構成為檢測前述試料或者前述平台的位置；以及 電腦系統，控制前述帶電粒子束裝置的動作； 前述電腦系統，基於藉由前述位置檢測元件檢測出的位置資訊，執行前述第2偏向器的輸出控制。
2. 如請求項1所述之帶電粒子束系統，其中， 前述電腦系統，對前述第1偏向器所造成的視野移動量乘上規定的參數，藉此算出前述第2偏向器的輸出。
3. 如請求項1所述之帶電粒子束系統，其中， 前述電腦系統，於前述帶電粒子束所做的一次的二維掃描期間結束後，選擇性地執行前述第2偏向器的輸出控制。
4. 如請求項1所述之帶電粒子束系統，其中， 前述電腦系統，每隔規定時間間隔執行前述第2偏向器的輸出控制。
5. 如請求項4所述之帶電粒子束系統，其中， 前述電腦系統，每隔和被輸入的拍攝模式建立對應之規定圖幀數份的前述帶電粒子束所做的二維掃描期間間隔，執行前述第2偏向器的輸出控制。
6. 如請求項5所述之帶電粒子束系統，其中， 前述電腦系統，在第1規定圖幀數份的掃描處理與接續該第1規定圖幀數份的掃描處理的第2規定圖幀數份的掃描處理之間，執行前述第2偏向器的輸出控制。
7. 如請求項4所述之帶電粒子束系統，其中， 前述電腦系統，當藉由前述帶電粒子束掃描前述試料而拍攝時，每隔和被輸入的拍攝模式建立對應之指定時間，執行前述第2偏向器的輸出控制。
8. 如請求項1所述之帶電粒子束系統，其中， 前述位置檢測元件為雷射干涉計，其具有：照射源，對前述試料或者前述平台照射雷射；及反射光檢測器，構成為檢測前述雷射的反射光。
9. 一種帶電粒子束系統，具備： 帶電粒子束裝置，包含： 帶電粒子源，放出帶電粒子束； 平台，設置試料； 第1偏向器，構成為將前述帶電粒子束偏向； 第2偏向器，構成為將從前述試料放出的訊號粒子偏向； 檢測器，構成為檢測前述訊號粒子；以及 電腦系統，控制前述帶電粒子束裝置的動作； 前述電腦系統， 從藉由前述檢測器檢測出的訊號所成的圖像，算出前述試料或者前述平台的位置資訊， 基於前述試料或者前述平台的位置資訊，於前述帶電粒子束所做的一次的二維掃描期間結束後，選擇性地執行前述第1偏向器或者前述第2偏向器的至少一方的輸出控制。
10. 如請求項9所述之帶電粒子束系統，其中， 前述電腦系統，於前述一次的二維掃描期間後而下次的二維掃描期間開始前，基於前述位置資訊，執行前述第1偏向器或者前述第2偏向器的至少一方的輸出控制。
11. 一種帶電粒子束系統，具備： 帶電粒子束裝置，包含： 帶電粒子源，放出帶電粒子束； 平台，設置試料； 第1偏向器，構成為將前述帶電粒子束偏向； 第2偏向器，構成為將從前述試料放出的訊號粒子偏向； 檢測器，構成為檢測前述訊號粒子； 位置檢測元件，構成為檢測前述試料或者前述平台的位置；以及 電腦系統，控制前述帶電粒子束裝置的動作； 前述電腦系統，基於藉由前述位置檢測元件檢測出的位置資訊，於前述帶電粒子束所做的一次的二維掃描期間結束後，選擇性地執行前述第1偏向器或者前述第2偏向器的至少一方的輸出控制。
12. 如請求項11所述之帶電粒子束系統，其中， 前述電腦系統，於前述一次的二維掃描期間後而下次的二維掃描期間開始前，基於前述位置資訊，執行前述第1偏向器或者前述第2偏向器的至少一方的輸出控制。
13. 如請求項11所述之帶電粒子束系統，其中， 前述位置檢測元件為雷射干涉計，其具有：照射源，對前述試料或者前述平台照射雷射；及反射光檢測器，構成為檢測前述雷射的反射光。

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