WO2016024704A1 - Particle beam control apparatus and method for charged particle microscope - Google Patents

Particle beam control apparatus and method for charged particle microscope Download PDF

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WO2016024704A1
WO2016024704A1 PCT/KR2015/005337 KR2015005337W WO2016024704A1 WO 2016024704 A1 WO2016024704 A1 WO 2016024704A1 KR 2015005337 W KR2015005337 W KR 2015005337W WO 2016024704 A1 WO2016024704 A1 WO 2016024704A1
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WO
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deflector
signal
charged particle
scan profile
particle beam
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Application number
PCT/KR2015/005337
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French (fr)
Korean (ko)
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한철수
배문섭
조복래
박인용
박창준
김주황
안상정
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한국표준과학연구원
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/22Optical or photographic arrangements associated with the tube
    • HELECTRICITY
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J49/027Detectors specially adapted to particle spectrometers detecting image current induced by the movement of charged particles
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    • H01J2231/50005Imaging and conversion tubes characterised by form of illumination
    • H01J2231/50042Particles
    • H01J2231/50047Charged particles

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for controlling a particle beam of a charged charge microscope, and more particularly, to control the charged particle beam in a charged particle microscope, so as to obtain information on the surface of a sample, by using an electrostatic or magnetic deflector (scanner).
  • an electrostatic or magnetic deflector scanner
  • the image of the measured sample surface is prevented from being distorted, the image can be obtained at high speed, and the sample surface is processed to a desired shape.
  • the present invention relates to a charged particle beam control apparatus and a method for controlling a charged particle beam using the same.
  • a charged particle beam of electrons or ions can be used as a method for observing the surface form or structure of a material on a nano scale or atomic scale in a vacuum atmosphere.
  • a charged particle beam of electrons or ions can be used as a method for observing the surface form or structure of a material on a nano scale or atomic scale in a vacuum atmosphere.
  • a charged particle microscope In such a charged particle microscope, a charged particle beam is irradiated to a target sample, and a particle (e.g., charged particles of the same or different type as the irradiated charged particles or electromagnetic waves or photons) emitted from or passed through the target sample is detected by a detector.
  • the enlarged image of the target sample can be acquired.
  • a scanning electron microscope, a scanning ion microscope, a scanning transmission electron, etc. are used for the inspection of a semiconductor wafer, measurement of a pattern dimension, a crab side of a pattern shape, etc.
  • Charged particle microscopes such as a scanning transmission electron microscope, are used. In these applications, semiconductor images and defects are observed, defect detection and occurrence factor analysis, pattern measurement, etc. are performed using the image picked up.
  • the charged particle microscope is magnified by the magnitude of the applied voltage of the electrostatic lens or the intensity of the current through the coil of the electromagnetic lens, the focus of the image is adjusted by the current flowing through the coil of the objective lens of the electrostatic lens or electromagnetic lens type do.
  • An example of a charged particle microscope is a scanning electron microscope.
  • the scanning electron microscope is a microscope widely used for observing small-sized microstructures and shapes in a solid state, and has a high depth of focus and easy observation of three-dimensional images, and thus has a high magnification of three-dimensional shapes such as complex surface structures and crystal shapes.
  • the scanning electron microscope is composed of an electron gun, an electromagnetic lens, and a detection device.
  • the role of the electron gun serves to create and accelerate electrons.
  • the electron gun supplies a stable source of electrons used in the form of electron beams. It is designed to make a large amount of primary electrons enough to produce a sufficient amount of secondary batteries, but to effectively form a small beam by a magnetic lens.
  • the electromagnetic lens is a cylindrical electromagnet in which a coil is wound, and serves to collect electrons in one place by using a property in which electrons are bent by a magnetic field.
  • the focusing lens collects the electron beams that have exited the electron gun and is combined with the aperture to determine the intensity of the electron beams. Smaller apertures reduce spot size, reduce the number of electrons passing through, and reduce spherical aberration.
  • the objective lens which determines the size of the beam irradiated onto the sample, is also called an electron beam forming lens.
  • the focal length is short and is located close to the surface of the sample.
  • the irradiation direction of the charged particle beam may be controlled by a deflector provided between the focusing lens and the objective lens corresponding to the electromagnetic lens and controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam.
  • the deflector may be provided in one or a plurality, and the position of the probe may be moved by adjusting the beam trajectory.
  • the vacuum pump that the objective lens is located in the lower sample stage for moving the specimen it is possible to attach the various detectors such as a secondary electron detector for detecting secondary electrons, the lower end of the equipment the vacuum chamber is maintained below 10 -5 torr, And a high voltage supply device for supplying a high voltage to an electron gun and a detector.
  • a secondary electron detector for detecting secondary electrons
  • the vacuum chamber is maintained below 10 -5 torr
  • a high voltage supply device for supplying a high voltage to an electron gun and a detector.
  • the brightness of a point in the scanning electron microscope image is proportional to the number of secondary electrons generated at the corresponding region of the specimen by the interaction of the electron beam and the specimen, and is determined by collecting a signal of the secondary electron at each point of the specimen of the electron beam. Record in pixels.
  • Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0061009 (2011.06.09.) Discloses a method for minimizing distortion at a point where a rise of a waveform starts after falling.
  • a scanning waveform control apparatus of a runner electron microscope that minimizes distortion by delaying time by using a -spline curve generation method is described, and US Patent Publication No. US 7230240 (2007.06.12.) It describes a method of improving the SEM image by measuring the data consisting only of linear parts.
  • Korean Patent Registration No. 10-0858982 (2008.09.10.) Describes a technique related to an integrated controlled electron microscope that integrates and controls the components of the electron microscope using a single DSP and easily improves the UI.
  • Korean Patent Publication No. 10-2013-0135345 (Dec. 10, 2013) the gain of a detector of a charged particle microscope device is set to a first gain value and a second gain value, and the obtained value is calculated by weighting each of the first values.
  • a method of synthesizing an image by combining an image and a second image is described.
  • the signal applied to the deflector does not linearly correspond to the signal actually output in the deflector, which is why it is not an actual image of the sample.
  • the side shows a distorted shape.
  • the scanning signal control of a charged particle microscope capable of preventing the distortion of the control signal applied to the deflector by using a device capable of responding to the electric or magnetic force distortion due to the physical characteristics of the deflector It is an object of the invention to provide an apparatus and method.
  • the present invention provides a scan signal that minimizes the transient response distorted by the deflector, thereby minimizing the transient response, thereby providing information on the sample surface without distortion, thereby generating a distortion-free pattern of the sample surface information It is another object of the invention to provide a charged particle microscope.
  • the present invention provides a charged particle source for emitting a charged particle beam; At least one deflector for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam emitted from the charged particle source; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector; The response signal actually output from the deflector ( Response signal measuring instrument for measuring; And a scan profile r (t) in the scan waveform generator and a response signal from the response signal measuring device ( ) Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein to a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) Is calculated from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector and input to the deflector each time, or b) the corrected scan profile signal Provided is a charged particle beam microscope comprising a charged particle beam microscope
  • the present invention is one or more deflector for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam;
  • a scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector;
  • the response signal actually output from the deflector Response signal measuring instrument for measuring;
  • a scan profile signal r (t) to the deflector so as to control the irradiation direction of the charged particle beam in the scan waveform generator according to a preset scan profile r (t); A response signal actually output from the deflector according to the scan profile signal ( Measuring); The scan profile controller r (t) and the response signal actually output from the deflector in the scan waveform controller Obtaining a corrected scan profile signal u (t); And when the scan profile signal u (t) corrected by the controller is input to the deflector, the subsequent corrected scan profile signal u (t + 1) is the immediately corrected scan profile signal u (t).
  • the corrected scan profile signal u (t) is input to the memory. It provides a method of controlling the scanning signal of a charged particle beam microscope comprising a; processing the corrected scan profile signal (u (t)) to be used repeatedly as an input signal of the deflector.
  • the particle beam control apparatus of the charged particle microscope provided in the present invention can cope with the charged particle beam path distortion caused by electric or magnetic force distortion resulting from the physical characteristics of the deflector (scanner) operating in an electrostatic or electromagnetic manner. It is possible to prevent path distortion of the charged particle beam by preventing distortion of an applied scan signal.
  • the present invention can provide a charged particle microscope capable of minimizing a distorted transient response due to the presence of the deflector and thereby providing information on the sample surface without distortion.
  • control method of the present invention by using a method of controlling the scan signal to prevent distortion in real time, it is possible to measure more precisely than the existing technology, it is possible to implement more precise measurement, processing, and patterning.
  • control method of the present invention by using a method of repeatedly storing the corrected scan signal in a memory or the like, it can have a faster response time than the existing technology, thereby achieving high-speed scanning.
  • a method of updating and using a scan signal applied to a deflector in real time and a method of using a scan signal stored in a memory may be appropriately selected according to a user's environment or a user's choice.
  • the user can provide convenience according to the situation, and provides a function of automatically updating the correction scan signal stored in the memory.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a general charged particle beam microscope.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a scanning search (raster scan) method for searching a surface of a sample in a charged particle beam microscope.
  • FIG. 3 is a diagram showing analog signals (FIG. 3A) and digital deflection signals (FIG. 3B) applied in a fast direction and a slow direction among signals applied to a deflector in a control system when implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope; to be.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of scanning a surface of a specimen (FIG. 4A) by implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope, when a first distorted deflection signal shape (FIG. 4B) is applied to a deflector by physical properties. Is a picture showing a distorted image (FIG. 4C).
  • FIG. 5 is obtained by applying a second distorted deflection signal type (FIG. 5B) due to physical properties of the deflector when searching the surface of the specimen (FIG. 5A) by implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope. It is a figure which shows the distorted image (FIG. 5C) which can be done.
  • FIG. 5B a second distorted deflection signal type due to physical properties of the deflector when searching the surface of the specimen
  • FIG. 5C shows the distorted image
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a scanning control system in a charged particle beam microscope of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a corrected signal output from the scanning waveform controller to the deflector in order to correct the detected signal of the deflector in the charged particle beam microscope according to an embodiment of the present invention (FIG. 7B). 7c) and a signal (FIG. 7d) detected by the deflector according to the corrected signal.
  • FIG. 8 is a signal output from the deflector according to the corrected signal when searching the surface of the sample (FIG. 8A) by implementing the scanning search method in the charged particle beam microscope according to an embodiment of the present invention (FIG. 8B). ) And the image obtained (FIG. 8C).
  • optical axis 12 charged particle source
  • charged particle beam 14 charged particle beam deflected by an upper deflector
  • fast search direction 101 charged particle moving path in the fast search direction
  • the charged particle beam microscope is a charged particle source 12 in the vacuum chamber 62, an intermediate focusing lens 21 provided on the charged particle source side in the vacuum chamber, and a final focusing lens provided on the sample side.
  • a focusing lens group including an objective lens 22, and provided between the intermediate focusing lens and the objective lens, and includes an upper deflector 31 and a lower deflector 32 for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam.
  • the charged particle beam spot 17 irradiated to the surface of the sample passing through the objective lens detects a reaction signal generated by reacting with the surface of the sample in the detector 50 and transmits the detection signal 51 to the control system.
  • the transmitted detection signal is combined with coordinates in the control system to form measured image data, converted into a communication signal, and transmitted to the host computer 90 to provide the user with information on the sample surface.
  • the charged particle beam microscope apparatus of FIG. 1 focuses a charged particle beam emitted from a charged particle source in a vacuum chamber into a plurality of focusing lens groups to form a beam spot, that is, a probe, focused on a surface of a sample, wherein one or more
  • a deflector to adjust the beam trajectory to move the position of the probe by scanning a beam on the surface of the sample to observe the shape of the sample or to emit secondary electrons from the sample to obtain the information of the sample.
  • the charged particle beam since the charged particle beam may collide with air molecules and be scattered, the charged particle beam should be exhausted to maintain a high vacuum environment by using a vacuum pump in a vacuum chamber including a beam scanning area between the charged particle source and the focusing lens group.
  • the charged particle source may be made of an electron gun including a filament and the like, which may use tungsten and nickel, nickel alloy, titanium and the like.
  • the typically 10 -2 Pa or less, preferably 10 charged particles to maintain the pressure inside the vacuum chamber containing the source and the focusing lens group in the high-vacuum-to have a pressure of 3 Pa or less may be provided with a vacuum pump.
  • the charged particle beam emitted from the charged particle source is focused by a rotationally symmetric electric or magnetic field induced from the focusing lens group about the optical axis in FIG. 1.
  • an electric field formed by an electrode or a magnetic field formed by an electric coil serves as a focusing lens group.
  • the size of the probe which is a beam spot focused by the focusing lens group and formed on the surface of the sample, determines the resolution when the sample shape is observed. In general, the smaller the probe, the better the resolution and precision.
  • the focusing lens group controlling the charged particle beam has an aberration, and the size of the probe is determined by the aberration, and when the aberration of the lens is large, the size of the probe increases and the resolution of observation decreases.
  • a deflector may be provided on the objective lens.
  • the deflector may be configured in plural, and may have a two-stage structure divided into an upper deflector and a lower deflector.
  • a deflector composed of an upper deflector and a lower deflector is configured as the deflector to control the trajectory of the beam so that the trajectory of the beam passes through the center of the lens. More specifically, the first deflection of the charged particle beam incident on the upper deflector, the lower deflector deflects the charged particle beam deflected by the upper deflector to be incident on the center of the objective lens, thereby deviating from the center of the objective lens. Minimizes aberrations that occur.
  • the deflector adopts a magnetic lens shape for controlling a magnetic field in a charged particle microscope using an electron beam among charged particle beams, and an electrostatic lens type for controlling an electric field in a charged particle microscope using an ion beam.
  • FIG. 2 is a view illustrating a raster scan method for searching a surface of a sample in a general charged particle beam microscope, wherein the deflector searches a charged particle beam as shown in FIG. While scanning in the direction 100 and the slow search direction 200, the user obtains information of the sample or detects a signal generated by reacting with the sample to provide the surface information of the sample to the user.
  • the deflector moves the coordinates of the vertical axis in the slow search direction after performing a scan search for a predetermined time in the horizontal axis (x axis) direction, which is a fast direction, and then returns to the horizontal axis (x axis) direction.
  • the scan search will be performed for a certain time.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an analog signal (FIG. 3A) or a digital deflection signal (FIG. 3B) applied in a fast direction and a slow direction among signals applied to a deflector when implementing a scan search method in a general charged particle beam microscope.
  • the scan signal may use an analog signal applied in a fast search direction as shown in FIG. 3A and an analog signal applied in a slow search direction.
  • a digital signal applied in a fast search direction as shown in FIG. 3B is used. It also uses digital signals that are applied in the myth and slow search direction.
  • the scan signal has a larger search area when the output size is larger, and the search area is reduced when the output size is smaller.
  • the higher the scanning frequency of the scanning signal the shorter the time for acquiring the sample surface information, and the lower the frequency.
  • the spot of the charged particle beam corresponds linearly to the set scanning signal, so that the charged particle moving path in the fast search direction and the slow search direction are located on the surface of the sample. Must move along the charged particle migration path.
  • the path of movement of the charged particle beam is not always linear depending on the physical characteristics of the deflector. That is, in the lens of the deflector 30, the scan signal may be distorted according to the inherent impedance of the physical properties of the lens.
  • the applied current includes electrical characteristics such as delay time and counter electromotive current by resistance components and coil components in the deflector. It can distort the shape of the magnetic force that controls the path of the electron beam by distorting the linearly changing current signal, which causes distortion of the irradiated position and path on the sample surface of the charged particle beam, thereby collecting the wrong surface signal. It also interferes with trying to acquire surface information in a short time.
  • FIG. 4 illustrates a method of scanning a scanning particle in a charged particle beam microscope to search the surface of the sample (FIGS. 4A and 43) when the first distorted deflection signal shape (FIG. 4B) is applied to the deflector by physical properties.
  • FIG. 4C and 44 As a diagram illustrating a distorted image (FIGS. 4C and 44) that can be obtained, the information on the surface of the sample is distorted through this.
  • FIG. 4B shows a distorted scan waveform according to the inherent physical characteristics of the deflector, and the scan waveform has a curved form, which shows a low initial increase and a high slope value over time. .
  • the scan waveform having the curved slope has different coordinates from the linear slope directly input to the deflector.
  • a distorted image is output as shown in FIG. 4C. It should have a coordinate x and y value, respectively, and the overlapping of coordinate y occurs, resulting in a distorted image.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a case where it may be generated according to a distorted scanning waveform having a shape different from that of FIG. 4. More specifically, when searching the surface of the sample (FIGS. 5A and 43) by implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope, the deflector may be applied in the form of a second distorted deflection signal (FIG. 5B) due to physical properties. When the distorted image (Figs. 5C, 45) can be obtained, the scanning waveform output from the deflector is curved in the form of a curve according to the inherent properties of the deflector.
  • the scan waveform shows a shape in which the initial increase is large in the form of a curve and has a low slope value as time passes. It can be seen that the image is distorted as shown in FIG. 5C.
  • the present invention is to provide a novel particle beam control device of the charged particle microscope and a control method using the same to prevent the image obtained in the distorted form as shown in Figure 4 and / or 5 as described above.
  • the present invention for this purpose it can provide a particle beam control device of the charged particle microscope according to FIG.
  • the particle beam control apparatus of the charged particle microscope includes a charged particle source for emitting a charged particle beam; At least one deflector for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam emitted from the charged particle source; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector; The response signal actually output from the deflector ( Response signal measuring instrument for measuring; And a scan profile r (t) in the scan waveform generator and a response signal from the response signal measuring device ( ) Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein into a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) ) Is calculated from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector and input to the deflector each time, or b) the corrected scan profile And a
  • the charged particle source and the deflector are the same as described above, for example, the charged particle beam used in the charged particle beam microscope may be any one selected from electron beam, hydrogen ion beam, helium ion beam,
  • the deflector may include two upper deflection coils and a lower deflection coil.
  • the scan waveform generator receives a preset value from a user and generates a scan profile (r (t)) to provide it to the deflector, which has a predetermined period in a triangle, sawtooth, and trapezoidal shape. It is possible to generate a set scan profile signal, which is a periodic signal value before being changed by the deflector as the original scan profile signal, which can be first generated in the scan waveform generator and input to the deflector.
  • the response signal measuring device is a current waveform actually output from the deflector according to the scan profile signal ( And a current waveform of the distorted output by the deflector.
  • the current waveform measuring device indirectly detects the strength of the magnetic field flowing in the scanner lead wire and measures the current intensity, and measures the voltage drop of the sensing resistor installed at the end of the lead wire of the scanner to indirectly convert the current waveform flowing in the lead wire. It can have a form such as a current detecting device for detecting by using, it is possible to detect the strength of the magnetic field flowing through the scanner lead through this to measure the strength of the current flowing through the lead, the voltage drop of the sensing resistor installed at the end of the lead It may have a function of indirectly detecting a current waveform flowing through the conductive line by measuring.
  • the current waveform (x coil (t)) actually output from the deflector is a signal after passing through the deflector, the current waveform has a different value from the scan profile signal originally input by the influence of the coil in the deflector.
  • the scan waveform control unit is a portion for controlling the current waveform actually output from the deflector, and is corrected from the scan profile (r (t)) signal preset by the user and the current waveform signal actually output from the deflector Corresponding to an apparatus in which the deflector controls the scan signal of the charged particle beam by obtaining the scan profile signal u (t) and inputting it to the deflector.
  • the charged particle beam microscope of the present invention is a response signal actually output from the deflector in the response signal measuring device ( ), The scan profile (r (t)) in the scan waveform generator and the response signal ( From the corrected scan profile signal u (t).
  • the corrected scan profile signal u (t) may be selectively controlled by a controller provided in the scan waveform controller in one of two cases.
  • the first control method (a) inputs the corrected scan profile signal u (t) to the deflector and the subsequent corrected scan profile signal u (t + 1) is the immediately corrected scan profile signal u (t)) and from this, the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector is newly calculated each time and input to the deflector.
  • the scan waveform controller receives the response signal output in real time from the deflector and reflects it to the scan profile signal to be output in the next step, and inputs it back to the deflector by an internal controller, thereby distorting the distortion resulting from the deflector. Even if the deflection signal occurs unexpectedly, it can be reflected to provide a distortion-free image suitable for the actual situation.
  • the scan profile signal output to the deflector can be reduced by correcting the distortion resulting from the deflector in real time.
  • the corrected scan profile signal U (t) may be obtained from Equation 1 below.
  • Kp proportional gain, which is control gain
  • Ki integral gain
  • Kd differential gain, each of which is a real number.
  • an optimal corrected scan profile signal can be presented when k1 and k2 are appropriately selected as arbitrary values.
  • the second control method (b) in the present invention is the scan profile (r (t)) in the scanning waveform generator and the response signal from the response signal measuring device ( Generate the corrected scan profile signal u (t) in the memory in which the corrected scan profile signal u (t) can be stored by the controller in the scan waveform controller and store it in the deflector. It is a method of inputting to a deflector by using it repeatedly as an input signal.
  • the scanning waveform control unit stores the optimized profile signal in the memory such as a deflection signal having little distortion signal from the deflector by an internal controller and repeatedly uses the same, so that the charged particle beam microscope responds more quickly. It may have a speed, there is an advantage that can implement a high-speed scanning.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a scanning control system in a charged particle beam microscope of the present invention, in which a scan profile (r (t)) signal from the scanning waveform generator is input to a deflector and is actually output from the deflector signal( ) Can be obtained from the response signal measuring device and the scan profile signal u (t) corrected from both. It can be stored in memory by the controller and repeatedly inputted to the deflector (b method), or with the corrected scan profile signal u (t) immediately before to correct the distortion signal from the deflector in real time.
  • a scan profile (r (t)) signal from the scanning waveform generator is input to a deflector and is actually output from the deflector signal( ) Can be obtained from the response signal measuring device and the scan profile signal u (t) corrected from both. It can be stored in memory by the controller and repeatedly inputted to the deflector (b method), or with the corrected scan profile signal u (t) immediately before to correct the distortion signal from the deflector in real time.
  • the scan profile signal corrected in real time using the difference (e (t) u (t)-xcoil (t + 1)) of the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector ( u (t + 1)) and input it to the deflector (a method).
  • the scanning waveform control unit can selectively control the first control method (a) and the second control method (b) by an internal controller, so that specific experimental conditions or deflectors of the charged particle beam microscope The user can select a more convenient condition according to the electric and magnetic conditions of the surroundings.
  • the present invention can provide a charged particle beam microscope that satisfies all of the previously described needs.
  • FIG. 7 illustrates a corrected signal output from the scanning waveform controller to the deflector in order to correct the detected signal in the deflector in FIG. 7B in the charged particle beam microscope according to the exemplary embodiment of the present invention. 7C) and a signal (FIG. 7D) detected by the deflector according to the corrected signal.
  • FIG. 7A illustrates a control signal 108 expected when the control signal according to the present invention is applied to the deflector
  • a high initial increment is used as the actual detection signal 106 in the deflector
  • the corrected scan profile signal 107 of the scanning waveform control unit is obtained in a form corresponding to the actual detection signal 106 as shown in FIG.
  • a detection signal 109 in which distortion is prevented can be obtained.
  • FIG. 8 is a signal actually output from the deflector according to the corrected signal when searching the surface of the sample (FIG. 8A) by implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope according to an embodiment of the present invention (FIG. 8B ) And the obtained image (FIG. 8C), which show that the actual surface state is seen without distortion.
  • FIG. 8 unlike FIG. 4 and FIG. 5, the distorted image information resulting from the deflector does not appear, thereby outputting the same image as the original image.
  • the present invention also provides a charged particle source for emitting a charged particle beam;
  • a focusing lens group including an intermediate focusing lens provided on the charged particle source side and an objective lens serving as a final focusing lens provided on the sample side;
  • At least one deflector provided between the intermediate focusing lens and the objective lens to control and change the irradiation direction of the charged particle beam emitted from the charged particle source;
  • a scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector;
  • the response signal actually output from the deflector ( Response signal measuring instrument for measuring;
  • a scan profile r (t) in the scan waveform generator and a response signal from the response signal measuring device Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein to a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) ) Is newly calculated each time from the previous corrected scan profile signal u
  • a sample stage capable of supporting and moving the sample to be irradiated.
  • the charged particle beam microscope may further include a beam column through which the particle beam emitted from the focusing lens passes and changing the path of the particle beam.
  • the invention also provides an electron beam source for emitting an electron beam;
  • a focusing lens group including an intermediate focusing lens provided on the electron beam source side and an objective lens which is a final focusing lens provided on a sample side;
  • At least one deflector provided between the intermediate focusing lens and the objective lens to control and change an irradiation direction of an electron beam emitted from an electron beam source;
  • a scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling an irradiation direction of an electron beam and providing the scan profile to the deflector;
  • the response signal actually output from the deflector ( Response signal measuring instrument for measuring;
  • a scan profile r (t) in the scan waveform generator and a response signal from the response signal measuring device Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein into a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) ) Is calculated from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response
  • the present invention also provides a method for controlling the scanning signal of the charged particle beam microscope. More specifically, the method includes one or more deflectors for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector; The response signal actually output from the deflector ( Response signal measuring instrument for measuring; And a scan profile signal r (t) in the scan waveform generator and a scan profile signal u (t) corrected from the response signal measuring device, and generated by a controller provided therein.
  • a scanning waveform control unit for selectively inputting a scan profile signal (u (t)) to a memory that can be stored, comprising: a method for controlling a scanning signal of a charged particle beam microscope comprising:
  • a scan profile signal r (t) to the deflector so as to control the irradiation direction of the charged particle beam in the scan waveform generator according to a preset scan profile r (t); A response signal actually output from the deflector according to the scan profile signal ( Measuring); The scan profile controller r (t) and the response signal actually output from the deflector in the scan waveform controller Obtaining a corrected scan profile signal u (t); And when the corrected scan profile signal u (t) is input to the deflector, the subsequent corrected scan profile signal u (t + 1) is the last corrected scan profile signal u ( t)) and from the response signal xcoil (t + 1) actually outputted from the deflector, are newly calculated each time and input to the deflector, and the corrected scan profile signal u (t) is input to the memory. And processing the corrected scan profile signal u (t) so that it can be used repeatedly as an input signal of the deflector.
  • the current waveform of the preset scan profile r (t) may be any one selected from sawtooth, triangle, and trapezoid or a combination thereof.
  • the method of controlling the scanning signal of the charged particle beam microscope relates to a scanning signal control method of the charged particle beam microscope including the scanning waveform generator, the response signal measuring device and the scanning waveform control unit in the present invention. As described, the implementation thereof corresponds to those skilled in the art.
  • the present invention relates to an apparatus and method for controlling a particle beam of a charged particle microscope, wherein the image of a sample surface measured by correcting a dynamic characteristic distorted by a deflector (scanner) and irradiating the charged particle beam to a desired position is distorted. It is possible to provide a charged particle beam control device that can prevent and obtain an image at high speed, there is industrial applicability.

Abstract

The present invention relates to a particle beam control apparatus and method for a charged particle microscope and, more particularly, to a charged particle beam control apparatus and a charged particle beam control method using the same, which controls a charged particle beam within a charged particle microscope, to correct dynamic characteristics distorted by a deflector (scanner) of an electrostatic scheme or a magnetic scheme and irradiate the charged particle beams to a desired location in order to acquire information on a specimen surface, thereby preventing a measured image of the specimen surface from being distorted, enabling rapid acquisition of the image, and enabling the specimen surface to be processed in a desired form.

Description

하전입자 현미경의 입자빔 제어 장치 및 방법Apparatus and method for controlling particle beam of charged particle microscope
본 발명은 하전입하 현미경의 입자빔 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하전입자 현미경내 하전입자빔을 제어함으로써, 시료 표면의 정보를 획득하기 위해 정전방식 또는 자기 방식의 편향기(스캐너)에 의해 왜곡되는 동적 특성을 바로 잡아 원하는 위치에 하전입자빔을 조사시킴으로써 측정된 시료표 면의 이미지가 왜곡되는 것을 방지하고, 고속으로 이미지를 획득할 수 있도록 하며, 원하는 형태로 시료표면을 가공할 수 있도록 하는 하전입자빔 제어장치 및 이를 이용한 하전입자빔의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for controlling a particle beam of a charged charge microscope, and more particularly, to control the charged particle beam in a charged particle microscope, so as to obtain information on the surface of a sample, by using an electrostatic or magnetic deflector (scanner). By correcting the dynamic characteristics distorted by), and irradiating the charged particle beam to a desired position, the image of the measured sample surface is prevented from being distorted, the image can be obtained at high speed, and the sample surface is processed to a desired shape. The present invention relates to a charged particle beam control apparatus and a method for controlling a charged particle beam using the same.
진공 분위기하에서 재료의 표면형태 또는 구조를 나노 스케일 또는 원자 스케일로 관찰하기 위한 방법으로, 전자 또는 이온의 하전입자빔을 이용할 수 있다. 이러한 하전입자빔을 이용하게 되면 광학현미경에서 제한된 분해능의 한계를 넘어 관찰하고자 하는 재료의 표면을 나노 또는 원자 수준에서 관찰할 수 있는 고 분해능의 현미경을 제작할 수 있다.As a method for observing the surface form or structure of a material on a nano scale or atomic scale in a vacuum atmosphere, a charged particle beam of electrons or ions can be used. Using such a charged particle beam, it is possible to produce a high resolution microscope that can observe the surface of the material to be observed at the nano or atomic level beyond the limit of the limited resolution in the optical microscope.
이러한 하전입자 현미경에서는 하전입자 빔을 대상 시료에 조사하고, 대상시료로부터 방출되거나 또는 대상 시료를 투과하는 입자(조사한 하 전입자와 동종 또는 별종의 하전입자, 또는 전자파, 광자)를 검출기에 의해 검출함으로써, 대상 시료의 확대 화상을 취득할 수 있다. 특히, 반도체 제조 프로세스에 있어서는 반도체 웨이퍼의 검사, 패턴 치수의 계측, 패턴 형상의 게측 등의 용도로서, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope)이나 주사형 이온 현미경 (Scanning Ion Microscope), 주사형 투과 전자 현미경(Scanning Transmission Electron Microscope) 등의 하전 입자 현미경이 사용되고 있다. 이들의 용도에 있어서는 촬상한 화상을 사용하여, 반도체 패턴이나 결함의 관찰, 결함의 검출 및 발생 요인 해석, 패턴의 치수 계측 등이 행해진다. In such a charged particle microscope, a charged particle beam is irradiated to a target sample, and a particle (e.g., charged particles of the same or different type as the irradiated charged particles or electromagnetic waves or photons) emitted from or passed through the target sample is detected by a detector. The enlarged image of the target sample can be acquired. In particular, in the semiconductor manufacturing process, a scanning electron microscope, a scanning ion microscope, a scanning transmission electron, etc. are used for the inspection of a semiconductor wafer, measurement of a pattern dimension, a crab side of a pattern shape, etc. Charged particle microscopes, such as a scanning transmission electron microscope, are used. In these applications, semiconductor images and defects are observed, defect detection and occurrence factor analysis, pattern measurement, etc. are performed using the image picked up.
상기 하전입자 현미경은 정전기 렌즈의 인가되는 전압의 크기 또는 전자기 렌즈의 코일에 통하는 전류의 세기에 의해 배율이 결정되며, 상의 초점은 정전기 렌즈 또는 전자기 렌즈 형태의 대물렌즈의 코일에 흐르는 전류에 의해 조절 된다. The charged particle microscope is magnified by the magnitude of the applied voltage of the electrostatic lens or the intensity of the current through the coil of the electromagnetic lens, the focus of the image is adjusted by the current flowing through the coil of the objective lens of the electrostatic lens or electromagnetic lens type do.
하전입자 현미경의 일 예로서 주사 전자 현미경이 있다. An example of a charged particle microscope is a scanning electron microscope.
상기 주사전자 현미경은 고체 상태에서 작은 크기의 미세 조직과 형상을 관찰할 때 널리 쓰이는 현미경으로서, 초점 심도가 깊고 3차원적인 영상의 관찰이 용이해서 복잡한 표면구조나 결정 외형 등의 입체적인 형상을 높은 배율로 관찰할 수 있는 분석 장비로서, 상기 주사전자 현미경은 전자총, 전자기 렌즈, 검출 장치로 구성이 되어있다. The scanning electron microscope is a microscope widely used for observing small-sized microstructures and shapes in a solid state, and has a high depth of focus and easy observation of three-dimensional images, and thus has a high magnification of three-dimensional shapes such as complex surface structures and crystal shapes. As an analytical device that can be observed with a scanning electron microscope, the scanning electron microscope is composed of an electron gun, an electromagnetic lens, and a detection device.
상기 전자총의 역할은 전자를 만들고 가속시키는 역할을 한다. 전자총은 전자선의 형태로 사용되는 안정된 전자원을 공급한다. 충분한 양의 이차전지를 생산할 수 있을 만큼 많은 양의 1차 전자를 만들되, 자기렌즈에 의해서 작은 빔을 효과적으로 형성하도록 고안되어 있다. The role of the electron gun serves to create and accelerate electrons. The electron gun supplies a stable source of electrons used in the form of electron beams. It is designed to make a large amount of primary electrons enough to produce a sufficient amount of secondary batteries, but to effectively form a small beam by a magnetic lens.
상기 전자기렌즈는 코일이 감아진 원통형의 전자석으로 전자가 자장에 의해 휘는 성질을 이용하여 전자를 한 곳으로 모으는 역할을 한다. 집속렌즈는 전자총을 빠져나온 전자빔을 모아주는 역할을 하며 조리개와 함께 조합하여 전자빔의 세기를 결정하는 요소가 된다. 조리개의 크기가 작으면 스팟의 크기가 작아지고 통과하는 전자들의 수가 감소하며 구면수차를 감소시킨다. The electromagnetic lens is a cylindrical electromagnet in which a coil is wound, and serves to collect electrons in one place by using a property in which electrons are bent by a magnetic field. The focusing lens collects the electron beams that have exited the electron gun and is combined with the aperture to determine the intensity of the electron beams. Smaller apertures reduce spot size, reduce the number of electrons passing through, and reduce spherical aberration.
또한 시료에 조사되는 빔의 크기를 결정하는 대물렌즈는 전자빔 형성렌즈로도 불리는데, 작은 전자빔을 만들기 위해서는 초점거리가 짧고 시료의 표면에 가깝게 위치되도록 한다. In addition, the objective lens, which determines the size of the beam irradiated onto the sample, is also called an electron beam forming lens. In order to produce a small electron beam, the focal length is short and is located close to the surface of the sample.
또한 상기 전자기 렌즈에 해당하는 집속렌즈와 대물렌즈의 사이에 구비되며 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 편향기에 의해 하전입자 빔의 조사방향이 제어될 수 있다. 상기 편향기는 하나 또는 복수로 구비될 수 있고, 이로부터 빔 궤적을 조절하여 상기 프로브의 위치를 이동시킬 수 있다. In addition, the irradiation direction of the charged particle beam may be controlled by a deflector provided between the focusing lens and the objective lens corresponding to the electromagnetic lens and controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam. The deflector may be provided in one or a plurality, and the position of the probe may be moved by adjusting the beam trajectory.
한편 상기 대물렌즈 아래쪽에는 시편을 이동시키는 시료 스테이지가 위치하고, 이차전자를 검출하는 이차전자 검출기 등 다양한 검출기를 부착할 수 있고, 장비의 하단부는 진공챔버를 10-5 torr이하로 유지해주는 진공펌프, 전자총과 검출기 등에 고전압을 공급하는 고전압 공급장치 등으로 구성된다. On the other hand the vacuum pump that the objective lens is located in the lower sample stage for moving the specimen, it is possible to attach the various detectors such as a secondary electron detector for detecting secondary electrons, the lower end of the equipment the vacuum chamber is maintained below 10 -5 torr, And a high voltage supply device for supplying a high voltage to an electron gun and a detector.
상기 주사 전자 현미경 이미지에서 한 점의 밝기는 전자빔과 시편의 상호작용에 의해서 시편의 해당 부위에서 발생되는 이차전자의 수에 비례하며, 전자빔의 시편의 각 점에서 이차전자의 신호를 수집하여 정해진 크기의 픽셀로 기록한다. The brightness of a point in the scanning electron microscope image is proportional to the number of secondary electrons generated at the corresponding region of the specimen by the interaction of the electron beam and the specimen, and is determined by collecting a signal of the secondary electron at each point of the specimen of the electron beam. Record in pixels.
이러한 하전입자빔 현미경의 이미지를 향상시키기 위한 종래기술로서, 한국공개특허공보 제 10-2011-0061009호(2011.06.09.)에서는 하강후 파형의 상승이 시작되는 지점에서의 왜곡을 최소화 하기 위하여 B-spline 곡선생성방법을 이용하여 시간을 지연하는 방식으로 왜곡을 최소화 하는 주자전자현미경의 주사파형 제어 장치에 관해 기재되어 있고, 미국특허공보 US 7230240호(2007.06.12.)에서는 주사 파형의 부분 중 선형으로만 이루어진 부분을 데이터로 하여 측정하여 SEM이미지를 향상하는 방법에 관해 기재되어 있다. As a conventional technique for improving the image of such a charged particle beam microscope, Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0061009 (2011.06.09.) Discloses a method for minimizing distortion at a point where a rise of a waveform starts after falling. A scanning waveform control apparatus of a runner electron microscope that minimizes distortion by delaying time by using a -spline curve generation method is described, and US Patent Publication No. US 7230240 (2007.06.12.) It describes a method of improving the SEM image by measuring the data consisting only of linear parts.
또한, 한국등록특허 제10-0858982호(2008.09.10.)에서는 전자현미경의 각 구성품들을 단일의 DSP를 이용하여 통합 제어하고 UI를 간편하게 개선한 통합 제어형 전자현미경에 관한 기술이 기재되어 있으며, 한국공개특허공보 제10-2013-0135345호(2013.12.10.)에서는 하전 입자 현미경 장치의 검출기의 게인을 제1 게인값과 제2 게인값으로 설정하고 취득된 값을 각각의 가중치를 계산하여 제1 화상 과 제2 화상을 합성하여 화상 촬상하는 방법에 관해 기재되어 있다. In addition, Korean Patent Registration No. 10-0858982 (2008.09.10.) Describes a technique related to an integrated controlled electron microscope that integrates and controls the components of the electron microscope using a single DSP and easily improves the UI. In Korean Patent Publication No. 10-2013-0135345 (Dec. 10, 2013), the gain of a detector of a charged particle microscope device is set to a first gain value and a second gain value, and the obtained value is calculated by weighting each of the first values. A method of synthesizing an image by combining an image and a second image is described.
그러나 상기 선행기술을 포함하는 종래기술에서는 편향기 자체의 물리적 특성으로 인해 편향기에 인가되는 신호가 편향기내에서 실제로 출력되는 신호와 선형적으로 대응되지 않으며, 이로 인해 시료의 실제의 이미지가 아닌 어느 한 쪽이 왜곡된 형상을 나타내게 되는 문제점을 안고 있다. However, in the prior art including the prior art, due to the physical characteristics of the deflector itself, the signal applied to the deflector does not linearly correspond to the signal actually output in the deflector, which is why it is not an actual image of the sample. There is a problem that the side shows a distorted shape.
따라서, 시료의 실제의 이미지에 관한 정보를 보다 정확하게 얻을 수 있으면서도, 또한 신속하게 상기 시료의 정보를 얻을 수 있는, 하전입자 주사신호의 제어방법 및 장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is an urgent need for the development of a method and apparatus for controlling charged particle scanning signals that can more accurately obtain information on an actual image of a sample and also provide information of the sample quickly.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 편향기의 물리적 특성에 의한 전기력 또는 자기력 왜곡에 대응할 수 있는 장치를 사용하여, 편향기에 인가된 제어신호의 왜곡을 방지 가능한 하전입자 현미경의 주사신호 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다. Therefore, in order to solve the above problem, the scanning signal control of a charged particle microscope capable of preventing the distortion of the control signal applied to the deflector by using a device capable of responding to the electric or magnetic force distortion due to the physical characteristics of the deflector It is an object of the invention to provide an apparatus and method.
또한 본 발명은 상기 편향기로 인하여 왜곡된 과도응답을 최소화하는 스캔 신호를 제공함으로써, 과도응답을 최소화하고 그로 인하여 왜곡 없는 시료 표면의 정보를 신속히 제공 가능하며, 시료 표면 정보의 왜곡 없는 패턴을 생성 가능한 하전입자 현미경을 제공하는 것을 또 다른 발명의 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a scan signal that minimizes the transient response distorted by the deflector, thereby minimizing the transient response, thereby providing information on the sample surface without distortion, thereby generating a distortion-free pattern of the sample surface information It is another object of the invention to provide a charged particle microscope.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 하전입자 빔을 방출하는 하전입자 소스; 상기 하전입자 소스로부터 방출되는 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 하나이상의 편향기; 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향기에 제공하는 주사파형 발생기; 상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000001
)를 측정하는 응답신호 측정기; 및 상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로부터의 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000002
)로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 생성하고, 이를 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 선택적으로, a) 편향기로 입력시키고 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로 부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil(t+1)로부터 매번 새로이 산출하여 편향기에 입력시키거나, 또는 b) 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 저장하고 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용하여 편향기에 입력시키는 주사 파형 제어부;를 포함하는 하전입자 빔 현미경을 제공한다.
In order to solve the above problems, the present invention provides a charged particle source for emitting a charged particle beam; At least one deflector for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam emitted from the charged particle source; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector; The response signal actually output from the deflector (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000001
Response signal measuring instrument for measuring; And a scan profile r (t) in the scan waveform generator and a response signal from the response signal measuring device (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000002
) Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein to a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) Is calculated from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector and input to the deflector each time, or b) the corrected scan profile signal Provided is a charged particle beam microscope comprising a; scanning waveform control unit (u (t)) is stored in a memory that can be stored and repeatedly used as an input signal of the deflector to the deflector.
또한 본 발명은 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 하나 이상의 편향기; 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향기에 제공하는 주사파형 발생기; 상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000003
)를 측정하는 응답신호 측정기; 및 상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로부터 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 생성하여, 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 편향기 또는 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 선택적으로 입력시키는 주사 파형 제어부;를 포함하는 하전입자 빔 현미경의 주사신호를 제어하는 방법으로서,
In another aspect, the present invention is one or more deflector for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector; The response signal actually output from the deflector (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000003
Response signal measuring instrument for measuring; And a scan profile r (t) in the scan waveform generator and a scan profile signal u (t) corrected from the response signal measuring device, and generated by a controller provided therein. Claims [1] A method of controlling a scanning signal of a charged particle beam microscope, comprising: a scanning waveform controller for selectively inputting a signal u (t) into a memory in which a signal u (t) may be stored.
미리 설정된 스캔 프로파일(r(t))에 따라 상기 주사파형 발생기에서 하전입자 빔의 조사 방향을 제어할 수 있도록 스캔 프로파일 신호(r(t))를 발생시켜 편향기에 입력하는 단계; 상기 스캔 프로파일 신호에 따라 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000004
)을 측정하는 단계; 상기 주사파형 제어부에서 상기 스캔 프로파일 신호(r(t))와 편향기로부터 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000005
)로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 얻어내는 단계; 및 상기 컨트롤러에 의해 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 편향기에 입력되는 경우에 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil(t+1)로부터 매번 새로이 산출하여 편향기에 입력되도록 하며, 상기 보정된 스캔 프로파일 신호 (u(t))가 메모리에 입력되는 경우에 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용 할 수 있도록 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 처리하는 단계;를 포함하는 하전 입자 빔 현미경의 주사신호 제어방법을 제공한다.
Generating and inputting a scan profile signal r (t) to the deflector so as to control the irradiation direction of the charged particle beam in the scan waveform generator according to a preset scan profile r (t); A response signal actually output from the deflector according to the scan profile signal (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000004
Measuring); The scan profile controller r (t) and the response signal actually output from the deflector in the scan waveform controller
Figure PCTKR2015005337-appb-I000005
Obtaining a corrected scan profile signal u (t); And when the scan profile signal u (t) corrected by the controller is input to the deflector, the subsequent corrected scan profile signal u (t + 1) is the immediately corrected scan profile signal u (t). )) And from the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector to be inputted to the deflector each time. The corrected scan profile signal u (t) is input to the memory. It provides a method of controlling the scanning signal of a charged particle beam microscope comprising a; processing the corrected scan profile signal (u (t)) to be used repeatedly as an input signal of the deflector.
본 발명에서 제공하는 하전입자 현미경의 입자빔 제어 장치는 정전 또는 전자기 방식으로 동작하는 편향기(스캐너)의 물리적 특성으로부터 기인하는 전기력 또는 자기력 왜곡에 의한 하전입자빔 경로 왜곡에 대응할 수 있어, 편향기에 인가된 스캔신호의 왜곡을 방지하여 하전입자빔의 경로왜곡을 방지 가능한 장점을 가진다. The particle beam control apparatus of the charged particle microscope provided in the present invention can cope with the charged particle beam path distortion caused by electric or magnetic force distortion resulting from the physical characteristics of the deflector (scanner) operating in an electrostatic or electromagnetic manner. It is possible to prevent path distortion of the charged particle beam by preventing distortion of an applied scan signal.
또한 본 발명은 편향기의 존재로 인하여 왜곡된 과도응답을 최소화하고 그로 인하여 왜곡 없는 시료 표면의 정보를 신속히 제공가능한 하전입자 현미경을 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a charged particle microscope capable of minimizing a distorted transient response due to the presence of the deflector and thereby providing information on the sample surface without distortion.
또한 본 발명의 제어방법을 따르면 왜곡 방지하는 스캔신호를 실시간으로 제어하는 방법을 사용함으로써, 기존의 기술보다 정밀한 측정을 할 수 있어, 보다 정밀한 측정, 가공, 및 패터닝을 구현할 수 있다. In addition, according to the control method of the present invention, by using a method of controlling the scan signal to prevent distortion in real time, it is possible to measure more precisely than the existing technology, it is possible to implement more precise measurement, processing, and patterning.
또한 본 발명의 제어방법에 따르면 보정된 스캔신호를 메모리 등에 저장하여 반복적으로 사용하는 방법을 사용함으로써, 기존의 기술보다 빠른 응답시간을 가질 수 있어, 고속의 스캐닝을 구현하는 효과가 있다. In addition, according to the control method of the present invention, by using a method of repeatedly storing the corrected scan signal in a memory or the like, it can have a faster response time than the existing technology, thereby achieving high-speed scanning.
또한 본 발명의 제어방법에 따르면 편향기에 인가하는 스캔신호를 실시간으로 보정스캔신호를 갱신하여 사용하는 방법과 메모리에 저장한 스캔신호를 사용하는 방법을 사용환경 또는 사용자의 선택에 따라 적절히 선택적으로 사용할 수 있는 기능을 제공함으로써, 사용자가 상황에 맞도록 편의성을 제공할 수 있으며, 메모리에 저장하는 보정스캔신호를 자동으로 갱신하는 기능을 제공한다. According to the control method of the present invention, a method of updating and using a scan signal applied to a deflector in real time and a method of using a scan signal stored in a memory may be appropriately selected according to a user's environment or a user's choice. By providing a function that can be provided, the user can provide convenience according to the situation, and provides a function of automatically updating the correction scan signal stored in the memory.
도 1은 일반적인 하전입자 빔 현미경을 도시한 그림이다. 1 is a diagram illustrating a general charged particle beam microscope.
도 2는 일반적으로 하전입자 빔 현미경에서 시료의 표면을 탐색하는 주사탐색(래스터 스캔) 방식을 설명하기 위하여 도시한 그림이다. FIG. 2 is a diagram for explaining a scanning search (raster scan) method for searching a surface of a sample in a charged particle beam microscope.
도 3은 하전입자 빔 현미경에서 주사 탐색방식을 구현할 때, 제어시스템에서 편향기에 인가하는 신호 중 빠른 방향과 느린 방향으로 인가되는 아날로그 신호(도 3a)와 디지털 편향 신호(도 3b)를 도시한 그림이다. 3 is a diagram showing analog signals (FIG. 3A) and digital deflection signals (FIG. 3B) applied in a fast direction and a slow direction among signals applied to a deflector in a control system when implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope; to be.
도 4는 하전입자 빔 현미경에서 주사 탐색 방식을 구현하여 시료의 표면(도 4a)을 탐색할 때, 편향기에 물리적 특성에 의하여 제1의 왜곡된 편향신호 형태(도 4b)가 인가되었을 때 획득할 수 있는 왜곡된 이미지(도 4c)를 도시한 그림이다. FIG. 4 is a diagram illustrating a method of scanning a surface of a specimen (FIG. 4A) by implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope, when a first distorted deflection signal shape (FIG. 4B) is applied to a deflector by physical properties. Is a picture showing a distorted image (FIG. 4C).
도 5는 하전입자 빔 현미경에서 주사 탐색 방식을 구현하여 시료의 표면(도 5a)을 탐색할 때, 편향기에 물리적 특성에 의하여 제2의 왜곡된 편향신호 형태(도 5b)로 인가되었을 때, 획득할 수 있는 왜곡된 이미지(도 5c)를 도시한 그림이다. FIG. 5 is obtained by applying a second distorted deflection signal type (FIG. 5B) due to physical properties of the deflector when searching the surface of the specimen (FIG. 5A) by implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope. It is a figure which shows the distorted image (FIG. 5C) which can be done.
도 6은 본 발명의 하전입자 빔 현미경에서의 주사 제어 시스템을 도시한 그 림이다. 6 is a diagram illustrating a scanning control system in a charged particle beam microscope of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하전입자 빔 현미경에서 편향기에서의 검출 신호가 왜곡된 경우(도 7b), 이를 보정하기 위해 주사파형 제어부에서 편향기 에로 출력되는, 보정된 신호(도 7c) 및 상기 보정된 신호에 따라 편향기에서 검출 되는 신호(도 7d)를 도시한 그림이다. FIG. 7 illustrates a corrected signal output from the scanning waveform controller to the deflector in order to correct the detected signal of the deflector in the charged particle beam microscope according to an embodiment of the present invention (FIG. 7B). 7c) and a signal (FIG. 7d) detected by the deflector according to the corrected signal.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하전입자 빔 현미경에서의 주사 탐색 방 식을 구현하여 시료의 표면(도 8a)을 탐색할 때, 보정된 신호에 따라 편향기에서 출력되는 신호(도 8b) 및 얻어지는 이미지(도 8c)를 도시한 그림이다. 8 is a signal output from the deflector according to the corrected signal when searching the surface of the sample (FIG. 8A) by implementing the scanning search method in the charged particle beam microscope according to an embodiment of the present invention (FIG. 8B). ) And the image obtained (FIG. 8C).
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
11: 광축 12: 하전입자 소스(source)11: optical axis 12: charged particle source
13: 하전입자 빔(beam) 14: 상단 편향기에 의해 편향된 하전입자 빔13: charged particle beam 14: charged particle beam deflected by an upper deflector
15: 하단편향기에 의해 편향된 하전입자빔 16: 대물렌즈에 의해 모아진 하전입자 빔15: charged particle beam deflected by the lower deflector 16: charged particle beam collected by the objective lens
17: 하전입자 빔 스팟 21: 중간 집속렌즈 17: charged particle beam spot 21: intermediate focusing lens
22: 대물렌즈 31: 상단 편향기 22: objective 31: upper deflector
32:하단 편향기 41: 시료 32: lower deflector 41: sample
42: 시료 스테이지 43: 시료의 원 영상42: sample stage 43: original image of the sample
44: 왜곡된 편향 신호형태 1에 의해 측정된 왜곡 영상 44: Distorted image measured by distorted deflection signal form 1
45: 왜곡된 편향 신호형태 2에 의해 측정된 왜곡 영상45: Distorted image measured by distorted deflection signal form 2
46: 본 발명에서 제안한 방법으로 편향기에 제어 신호를 인가하였을 때 얻어지는 영상46: Image obtained when the control signal is applied to the deflector by the method proposed in the present invention
50: 검출기 51: 검출 신호50: detector 51: detection signal
61: 진공 챔버 62:진공 챔버 내부61: vacuum chamber 62: vacuum chamber interior
70: 하전입자 빔 제어시스템 71: 상단 편향기 편향 제어신호70: charged particle beam control system 71: upper deflector deflection control signal
72: 하단 편향기 편향 제어신호 80: 고전압 증폭기 72: lower deflector deflection control signal 80: high voltage amplifier
81: 증폭된 상단 편향기 편향 제어신호 82: 증폭된 하단 편향기 편향 제어신호81: Amplified upper deflector deflection control signal 82: Amplified lower deflector deflection control signal
90: 호스트 컴퓨터 91:호스트와 하전입자 빔 제어시스템 사이의 통신신호90: host computer 91: communication signal between host and charged particle beam control system
100: 빠른 탐색 방향 101: 빠른 탐색 방향에서 하전입자 이동 경로100: fast search direction 101: charged particle moving path in the fast search direction
103: 빠른 탐색 방향으로 인가되는 아날로그 편향 신호103: analog deflection signal applied in the fast search direction
104: 빠른 탐색 방향으로 인간되는 디지털 편향 신호104: Digital deflection signal that is humanized in the fast navigation direction
105: 편향기에 인가된 왜곡신호 형태 1 106: 편향기에 의해 인가된 왜곡신호 2105: distortion signal type applied to the deflector 1 106: distortion signal applied to the deflector 2
107: 편향기에 의해 인가된 왜곡신호가 발생되었을 때 본 발명에 따른 방법을 사용하여 제어되는 빠른 탐색 방향의 편향기로의 입력신호107: Input signal to the deflector in the fast search direction controlled using the method according to the invention when a distortion signal applied by the deflector is generated
108: 편향기에 기대되는 제어 신호 108: Control signal expected from the deflector
109 : 본 발명에 따른 방법을 사용하여 편향기에 실제 인가되는 제어 신호109: control signal actually applied to the deflector using the method according to the invention
200: 느린 탐색 방향 201: 느린 탐색 방향에서 하전입자 빔의 이동경로 200: slow search direction 201: movement path of the charged particle beam in the slow search direction
202: 느린 탐색 방향으로 인가되는 아날로그 편향 신호 202: analog deflection signal applied in a slow search direction
203: 느린 탐색 방향으로 인가되는 디지털 편향 신호203: Digital deflection signal applied in a slow search direction
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. In the drawings of the present invention, the size or dimensions of the structures are shown to be enlarged or reduced than actual for clarity of the present invention, and well-known configuration is omitted to show the characteristic configuration is not limited to the drawings. .
도 1에서는 일반적으로 사용되고 있는 하전입자 빔 현미경의 구조를 도시하고 있다. 이를 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 하전입자 빔 현미경은 진공 챔버(62)내의 하전입자 소스(12), 상기 진공 챔버 내의 하전입자 소스쪽에 구비되는 중간 집속렌즈(21)와 시료쪽에 구비되는 최종 집속렌즈인 대물렌즈(22)를 포함 하는 집속렌즈군, 상기 중간 집속렌즈와 대물렌즈 사이에 구비되며, 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 상단 편향기(31)와 하단 편향기(32)를 포함하는 편향기, 상기 편향기에 제어신호를 생성하고 고전압 증폭기(80)를 통하여 제어신호를 인가하는 제어시스템(70) 및 대물렌즈 하단부에 위치하는 시료(41)를 지지하고 이동할 수 있는 시료 스테이지(42)를 포함할 수 있다. 예컨대 주사전자현미경의 경 우에 상기 대물렌즈를 통과하여 시료 표면에 조사된 하전입자 빔 스팟(17)은 시료 표면과 반응하여 발생한 반응 신호를 검출기(50)에서 검출하여 제어 시스템에 검출 신호(51)를 전달한다. 전달된 검출신호는 제어 시스템에서 좌표와 조합하여 측정 이미지 데이터로 형성하고 이를 통신 신호로 변환하고 호스트 컴퓨터(90)에 전달하 여 사용자에게 시료표면의 정보를 제공한다. 1 shows the structure of a charged particle beam microscope which is generally used. In more detail, the charged particle beam microscope is a charged particle source 12 in the vacuum chamber 62, an intermediate focusing lens 21 provided on the charged particle source side in the vacuum chamber, and a final focusing lens provided on the sample side. A focusing lens group including an objective lens 22, and provided between the intermediate focusing lens and the objective lens, and includes an upper deflector 31 and a lower deflector 32 for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam. A deflector, a control system 70 generating a control signal to the deflector and applying a control signal through the high voltage amplifier 80, and a sample stage 42 capable of supporting and moving the sample 41 positioned at the lower end of the objective lens. ) May be included. For example, in the case of a scanning electron microscope, the charged particle beam spot 17 irradiated to the surface of the sample passing through the objective lens detects a reaction signal generated by reacting with the surface of the sample in the detector 50 and transmits the detection signal 51 to the control system. To pass. The transmitted detection signal is combined with coordinates in the control system to form measured image data, converted into a communication signal, and transmitted to the host computer 90 to provide the user with information on the sample surface.
여기서 도 1에서의 하전입자 빔 현미경 장치는 진공 챔버 내의 하전 입자 소스에서 방출되는 하전입자 빔을 복수의 집속렌즈군으로 집속시켜 시료 표면 위에 집속되는 빔 스팟, 즉 프로브를 형성하되, 하나 또는 복수의 편향기를 이용하여 빔 궤적을 조절하여 상기 프로브의 위치를 이동시키는 방식으로 시료 표면 위에 빔을 주사시켜 시료의 형상을 관찰하거나 또는 시료로부터 2차전자를 방출하게 하여 시료의 정보를 획득한다. 이때, 상기 하전입자 빔은 공기분자와 충돌하여 산란 될 수 있기 때문에, 상기 하전입자 소스와 집속렌즈군 사이에 빔 주사영역을 포함 하는 진공 챔버 내는 진공펌프를 사용하여 고진공 환경을 유지하도록 배기하여야 한다. Here, the charged particle beam microscope apparatus of FIG. 1 focuses a charged particle beam emitted from a charged particle source in a vacuum chamber into a plurality of focusing lens groups to form a beam spot, that is, a probe, focused on a surface of a sample, wherein one or more By using a deflector to adjust the beam trajectory to move the position of the probe by scanning a beam on the surface of the sample to observe the shape of the sample or to emit secondary electrons from the sample to obtain the information of the sample. In this case, since the charged particle beam may collide with air molecules and be scattered, the charged particle beam should be exhausted to maintain a high vacuum environment by using a vacuum pump in a vacuum chamber including a beam scanning area between the charged particle source and the focusing lens group. .
또한 상기 하전입자 소스는 필라멘트 등을 포함하는 전자총으로 이루어어질 수 있으며, 이는 텅스텐과 니켈, 니켈합금, 티타늄 등을 사용할 수 있다. In addition, the charged particle source may be made of an electron gun including a filament and the like, which may use tungsten and nickel, nickel alloy, titanium and the like.
상기 하전입자 소스와 집속렌즈군을 포함하는 진공 챔버 내부의 압력을 고진공으로 유지하기 위해서 통상적으로 10 -2 Pa이하, 바람직하게는 10 - 3 Pa 이하의 압력을 갖도록 진공펌프를 구비할 수 있다. And the typically 10 -2 Pa or less, preferably 10 charged particles to maintain the pressure inside the vacuum chamber containing the source and the focusing lens group in the high-vacuum-to have a pressure of 3 Pa or less may be provided with a vacuum pump.
이때, 하전입자 소스에서 방출되는 하전입자 빔은 도 1에서 광축을 중심으로 집속렌즈군으로부터 유도되는 회전 대칭하는 전기장 또는 자기장에 의해 집속된다. 하전입자 빔의 경우 광학계와는 달리 전극에 의해 형성되는 전기장 또는 전기 코일에 의해 형성되는 자기장이 집속렌즈군의 역할을 한다. At this time, the charged particle beam emitted from the charged particle source is focused by a rotationally symmetric electric or magnetic field induced from the focusing lens group about the optical axis in FIG. 1. In the case of a charged particle beam, unlike an optical system, an electric field formed by an electrode or a magnetic field formed by an electric coil serves as a focusing lens group.
상기 집속렌즈군에 의해 집속되어 시료의 표면에 형성되는 빔 스팟인 프로브의 크기는 시료 형상 관찰시 분해능을 결정한다. 일반적으로 프로브의 크기가 작아질수록 분해능과 정밀도는 향상된다. The size of the probe, which is a beam spot focused by the focusing lens group and formed on the surface of the sample, determines the resolution when the sample shape is observed. In general, the smaller the probe, the better the resolution and precision.
또한 상기 하전입자 빔을 제어하는 집속 렌즈군은 수차를 가지고 있으며, 상기 수차에 의해 프로브의 사이즈가 결정되고, 렌즈의 수차가 커지면 프로브의 크기가 커져서 관찰 분해능이 저하된다. In addition, the focusing lens group controlling the charged particle beam has an aberration, and the size of the probe is determined by the aberration, and when the aberration of the lens is large, the size of the probe increases and the resolution of observation decreases.
또한, 상기 하전입자 빔의 궤도가 대물렌즈의 중심에서 벗어나면 수차가 급속히 증가하여 스팟의 크기가 커지게 된다. 이를 방지하기 위해 대물렌즈 상부에 편향기를 구비할 수 있다. 일반적으로 편향기는 복수로 구성될 수 있으며, 예시적으로 상단 편형기와 하단 편향기로 나누어지는 2단 구조를 가질 수 있다. In addition, when the trajectory of the charged particle beam is out of the center of the objective lens, the aberration rapidly increases to increase the spot size. To prevent this, a deflector may be provided on the objective lens. In general, the deflector may be configured in plural, and may have a two-stage structure divided into an upper deflector and a lower deflector.
도 1에서는 상기 편향기로서, 상단 편향기와 하단 편향기로 구성된 편향기를 구성하여 빔의 궤도가 렌즈의 중심을 통과하도록 빔 궤도를 제어하고 있다. 더 구체적으로 설명하자면, 1차로 상단 편향기에 입사된 하전입자 빔을 편향시키고, 하단 편향기는 상단 편향기에 의해 편향된 하전입자 빔을 다시 편향시켜서 대물렌즈의 중앙에 입사되도록 함으로써 대물렌즈의 중심에서 벗어나면서 발생되는 수차를 최소화하는 역할을 한다. In FIG. 1, a deflector composed of an upper deflector and a lower deflector is configured as the deflector to control the trajectory of the beam so that the trajectory of the beam passes through the center of the lens. More specifically, the first deflection of the charged particle beam incident on the upper deflector, the lower deflector deflects the charged particle beam deflected by the upper deflector to be incident on the center of the objective lens, thereby deviating from the center of the objective lens. Minimizes aberrations that occur.
상기 편향기는 하전입자 빔 중 전자빔을 이용한 하전입자 현미경에 서는 자기장을 제어하는 자기렌즈 형태를 채택하여 사용하며, 이온빔을 이용한 하전입자 현미경에서는 전기장을 제어하는 정전렌즈 형태를 채택하여 사용한다. The deflector adopts a magnetic lens shape for controlling a magnetic field in a charged particle microscope using an electron beam among charged particle beams, and an electrostatic lens type for controlling an electric field in a charged particle microscope using an ion beam.
도 2는 일반적인 하전입자빔 현미경에서 시료의 표면을 탐색하는 주사 탐색(Raster scan) 방식을 설명하기 위하여 도시한 그림으로서, 상기의 편향기는 하전입자 빔을 도 2와 같이, 시료 표면 위를 빠른 탐색방향(100)과 느린 탐색방향(200)으로 주사시키면서 시료의 정보를 입수하거나 또는 시료와 반응하여 발생하는 신호를 검출기로 검출하여 시료의 표면 정보를 사용자에서 제공하는 기능을 한다. FIG. 2 is a view illustrating a raster scan method for searching a surface of a sample in a general charged particle beam microscope, wherein the deflector searches a charged particle beam as shown in FIG. While scanning in the direction 100 and the slow search direction 200, the user obtains information of the sample or detects a signal generated by reacting with the sample to provide the surface information of the sample to the user.
즉, 도 2에 따르면, 상기 편향기는 하전입자 빔을 빠른 방향인 가로축(x축) 방향으로 일정시간 주사탐색을 진행한 이후에 느린 탐색방향으로 세로축의 좌표를 이동하여 다시 가로축(x축) 방향으로 일정시간 주사탐색을 진행하게 된다. That is, according to FIG. 2, the deflector moves the coordinates of the vertical axis in the slow search direction after performing a scan search for a predetermined time in the horizontal axis (x axis) direction, which is a fast direction, and then returns to the horizontal axis (x axis) direction. The scan search will be performed for a certain time.
도 3은 일반적인 하전입자빔 현미경에서 주사 탐색 방식을 구현할 때, 편향기에 인가하는 신호 중 빠른 방향과 느린 방향으로 인가되는 아날로그신호 (도 3a) 또는 디지털 편향 신호(도 3b)를 도시한 그림이다. FIG. 3 is a diagram illustrating an analog signal (FIG. 3A) or a digital deflection signal (FIG. 3B) applied in a fast direction and a slow direction among signals applied to a deflector when implementing a scan search method in a general charged particle beam microscope.
즉, 상기 주사 신호는 도 3a와 같이 빠른 탐색 방향으로 인가되는 아날로그 신호와 느린 탐색방향으로 인가되는 아날로그 신호를 사용할 수 있고, 최근에는 디지털 시스템이 개발되면서 도 3b와 같이 빠른 탐색방향으로 인가되는 디지털 신화와 느린 탐색 방향으로 인가되는 디지털 신호를 사용하기도 한다. 이러한 주사 신호는 출력크기가 커지면 탐색 영역이 넓어지고, 출력 크기가 작아지면 탐색 영역이 줄어든다. 또한 주사 신호의 주사 주파수가 높아지면 시료 표면 정보를 획득하는 시간이 짧아지고, 주파수가 낮아지면 느려진다. That is, the scan signal may use an analog signal applied in a fast search direction as shown in FIG. 3A and an analog signal applied in a slow search direction. Recently, as a digital system is developed, a digital signal applied in a fast search direction as shown in FIG. 3B is used. It also uses digital signals that are applied in the myth and slow search direction. The scan signal has a larger search area when the output size is larger, and the search area is reduced when the output size is smaller. In addition, the higher the scanning frequency of the scanning signal, the shorter the time for acquiring the sample surface information, and the lower the frequency.
한편, 하전입자 빔 현미경에서 왜곡 없이 시료 표면 정보를 획득하기 위해서는 하전입자 빔의 스팟이 설정된 주사신호와 선형으로 대응하여 시료의 표면 위를 빠른 탐색 방향에서의 하전입자 이동 경로와 느린 탐색 방향에서의 하전 입자 이동 경로를 따라 이동하여야 한다. On the other hand, in order to acquire the sample surface information without distortion in the charged particle beam microscope, the spot of the charged particle beam corresponds linearly to the set scanning signal, so that the charged particle moving path in the fast search direction and the slow search direction are located on the surface of the sample. Must move along the charged particle migration path.
그러나 상기 하전입자 빔의 이동 경로는 편향기의 물리적 특성에 따라 항상 선형은 아니다. 즉, 편향기(30)를 구성하는 렌즈는 렌즈를 구성하는 물성이 가지고 있는 고유 임피던스에 따라 주사 신호가 왜곡 될 수 있다. However, the path of movement of the charged particle beam is not always linear depending on the physical characteristics of the deflector. That is, in the lens of the deflector 30, the scan signal may be distorted according to the inherent impedance of the physical properties of the lens.
즉, 하전입자 빔 현미경에서 전자빔을 제어하기 위한 편향기를 사용하게 되는 경우에 인가된 전류는 편향기내 저항 성분과 코일 성분에 의해 지연 시간과 역기전류 등의 전기적 특성을 포함하게 되며, 이러한 전기적 특성은 선형적으로 변하는 전류 신호를 왜곡시켜 전자빔의 경로를 제어하는 자기력의 형태를 왜곡 시킬 수 있고, 이로 인하여 하전입자 빔의 시료 표면 위의 조사되는 위치와 경로가 왜곡되어 엉뚱한 표면 신호가 수집되는 문제점이 있으며, 또한 짧은 시간에 표면의 정보를 획득하려는 것을 방해한다. In other words, when a deflector for controlling an electron beam is used in a charged particle beam microscope, the applied current includes electrical characteristics such as delay time and counter electromotive current by resistance components and coil components in the deflector. It can distort the shape of the magnetic force that controls the path of the electron beam by distorting the linearly changing current signal, which causes distortion of the irradiated position and path on the sample surface of the charged particle beam, thereby collecting the wrong surface signal. It also interferes with trying to acquire surface information in a short time.
예컨대 상기 편향기로부터 기인하는 고유의 전기적 또는 자기적 신호의 왜곡을 도 4에서 보다 구체적으로 살펴볼 수 있다. For example, the distortion of an inherent electrical or magnetic signal resulting from the deflector can be described in more detail in FIG. 4.
도 4는 하전입자 빔 현미경에서 주사 탐색 방식을 구현하여 시료의 표면(도 4a, 43)을 탐색할 때, 편향기에 물리적 특성에 의하여 제1의 왜곡된 편향신호 형태(도 4b)가 인가되었을 때 획득할 수 있는 왜곡된 이미지(도 4c, 44)를 도시한 그림으로서, 이를 통해 시료 표면의 정보가 왜곡되는 것을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다. FIG. 4 illustrates a method of scanning a scanning particle in a charged particle beam microscope to search the surface of the sample (FIGS. 4A and 43) when the first distorted deflection signal shape (FIG. 4B) is applied to the deflector by physical properties. As a diagram illustrating a distorted image (FIGS. 4C and 44) that can be obtained, the information on the surface of the sample is distorted through this.
도 4a와 같은 일정한 가로, 세로 그리고 높이를 가진 육면체 구조물이 정렬되어 있는 표준 시료에 하전입자 빔을 주사하는 경우에, 편향기에 기인한 고유 임피던스에 의해 왜곡된 형태의 빠른 탐색 방향의 주사신호로부터 왜곡된 측정 이미지를 보여주게 된다. When scanning a charged particle beam on a standard sample in which a regular hexahedral structure having a constant horizontal, vertical and height as shown in FIG. 4A is arranged, distortion from a scanning signal in a fast search direction distorted by inherent impedance due to a deflector The measured image is displayed.
보다 상세하게는 도 4b는 편향기의 고유한 물리적 특성에 따라 왜곡 된 주사파형을 나타내고 있으며, 상기의 주사파형은 곡선의 형태로 초기의 증가분이 낮고 시간이 지날수록 높은 기울기값을 가지는 형태를 나타낸다. 상기의 곡선형의 기울기를 갖는 주사파형은 편향기에 직접적으로 입력되었던 직선형의 기울기와는 다른 좌표를 갖게 된다. 이로 인하여, 도 4c와 같이 왜곡된 영상을 출력한다. 이는 각각의 좌표 x와 y값을 가져야하는데 좌표 y의 겹침 현상이 일어나 왜곡된 영상을 출력한다. In more detail, FIG. 4B shows a distorted scan waveform according to the inherent physical characteristics of the deflector, and the scan waveform has a curved form, which shows a low initial increase and a high slope value over time. . The scan waveform having the curved slope has different coordinates from the linear slope directly input to the deflector. As a result, a distorted image is output as shown in FIG. 4C. It should have a coordinate x and y value, respectively, and the overlapping of coordinate y occurs, resulting in a distorted image.
즉, 도 4b에서 볼 수 있는 바와 같이 편향기로부터 기인하는 왜곡된 편향신호가 초기의 시간동안에 선형의 신호(y=kx의 기울기값)와 대비하여 낮은 값을 가지게 되는 경우에 각각의 시간에 따른 y축의 값이 실제치보다 낮게 됨으로써, 최종적으로 출력되는 영상의 이미지는 도 4c와 같은 형태의 이미지를 얻을 수 밖에 없게 되는 것이다. That is, as shown in FIG. 4B, when the distorted deflection signal resulting from the deflector has a low value compared to the linear signal (y = kx slope value) during the initial time, Since the value of the y-axis is lower than the actual value, the image of the finally output image is bound to obtain an image of the form as shown in FIG.
따라서, 도 4a에서와 같은 일정한 크기의 표준 시료를 사용하였지만 편향기에 인가된 신호가 도 4b와 같이 왜곡된 형태의 주사파형으로 출력되는 경우에 상기 왜곡된 편향 신호로 인하여 최종적으로 얻어지는 출력 영상의 이미지가 도 4c와 같은 형태로서 왜곡된 것을 확인할 수 있다. Therefore, when a standard sample having a constant size as shown in FIG. 4A is used, but the signal applied to the deflector is output as a distorted scanning waveform as shown in FIG. 4B, an image of the output image finally obtained by the distorted deflection signal is obtained. It can be seen that the distorted shape as shown in Figure 4c.
도 5는 도 4와는 또 다른 형태를 갖는 왜곡된 주사파형에 따라 발생 될 수 있는 경우를 도시화한 그림이다. 보다 상세하게는 하전입자 빔 현미경에서 주사 탐색 방식을 구현하여 시료의 표면(도 5a, 43)을 탐색할 때, 편향기에 물리적 특성에 의하여 제2의 왜곡된 편향신호 형태(도 5b)로 인가되었을 때, 획득할 수 있는 왜곡된 이미지(도 5c, 45)를 도시한 그림으로서, 도 4b에서는 편향기의 고유물성에 따라 편향기로부터 출력되는 주사파형이 곡선의 형태로 초기의 증가분이 낮고 시간이 지날수록 높은 기울기값을 가지는 형태를 나타내는 반면에, 도 5b에서는 상기 주사 파형이 곡선의 형태로 초기의 증가분이 크고 시간이 지날수록 낮은 기울기값을 가지는 형태를 나타내며, 이에 따라 최종적으로 얻어지는 출력영상의 이미지도 도 5c와 같은 형태로서 왜곡된 것을 확인할 수 있다. FIG. 5 is a diagram illustrating a case where it may be generated according to a distorted scanning waveform having a shape different from that of FIG. 4. More specifically, when searching the surface of the sample (FIGS. 5A and 43) by implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope, the deflector may be applied in the form of a second distorted deflection signal (FIG. 5B) due to physical properties. When the distorted image (Figs. 5C, 45) can be obtained, the scanning waveform output from the deflector is curved in the form of a curve according to the inherent properties of the deflector. While the shape of the scan waveform has a high slope value as it passes by, the scan waveform shows a shape in which the initial increase is large in the form of a curve and has a low slope value as time passes. It can be seen that the image is distorted as shown in FIG. 5C.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 도 4 및/또는 도 5에서와 같은 왜곡된 형태의 이미지를 얻는 것을 방지하기 위한 신규한 하전입자 현미경의 입자빔 제어 장치 및 이를 이용한 제어 방법을 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention is to provide a novel particle beam control device of the charged particle microscope and a control method using the same to prevent the image obtained in the distorted form as shown in Figure 4 and / or 5 as described above.
이를 위한 본 발명에서는 도 6에 따른 하전입자 현미경의 입자빔 제어 장치를 제공할 수 있다. In the present invention for this purpose it can provide a particle beam control device of the charged particle microscope according to FIG.
이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 하전입자 현미경의 입자빔 제어장치는 하전입자 빔을 방출하는 하전입자 소스; 상기 하전입자 소스로부터 방출되는 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 하나이상의 편향기; 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향기에 제공하는 주사파형 발생기; 상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000006
)를 측정하는 응답신호 측정기; 및 상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로부터의 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000007
)로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호 (u(t))를 생성하고, 이를 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 선택적으로, a) 편향기 로 입력시키고 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil(t+1) 로부터 매번 새로이 산출하여 편향기에 입력시키거나, 또는 b) 보정된 스캔 프로파 일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 저장하고 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용하여 편향기에 입력시키는 주사 파형 제어부;를 포함한다.
Looking at this in more detail, the particle beam control apparatus of the charged particle microscope includes a charged particle source for emitting a charged particle beam; At least one deflector for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam emitted from the charged particle source; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector; The response signal actually output from the deflector (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000006
Response signal measuring instrument for measuring; And a scan profile r (t) in the scan waveform generator and a response signal from the response signal measuring device (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000007
) Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein into a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) ) Is calculated from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector and input to the deflector each time, or b) the corrected scan profile And a scan waveform control unit storing the file signal u (t) in a memory in which it can be stored and repeatedly using the file signal u (t) as an input signal of the deflector.
본 발명에서 상기 하전입자 소스 및 편향기는 앞서 설명한 바와 동일하며, 예시적으로, 상기 하전입자 빔 현미경에 사용되는 하전입자 빔은 전자빔, 수소이온 빔, 헬륨이온 빔에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 편향기는 2개로서 상단편향 코일과 하단 편향코일로 이루어질 수 있다. In the present invention, the charged particle source and the deflector are the same as described above, for example, the charged particle beam used in the charged particle beam microscope may be any one selected from electron beam, hydrogen ion beam, helium ion beam, The deflector may include two upper deflection coils and a lower deflection coil.
또한 상기 주사파형 발생기는 사용자로부터 미리 설정된 값을 입력 받아 스캔 프로파일(r(t))생성하여 이를 상기 편향기에 제공하는 기능을 하며, 이는 삼각형, 톱니형, 사다리꼴 형으로 일정한 주기를 갖고 있는, 미리 설정된 스캔 프로파일 신호를 발생시킬 수 있고, 이는 본래의 스캔 프로파일 신호로써 편향기에 의하여 변화되기 전의 주기적인 신호값으로서 최초에 주사파형 발생기에서 발생시켜 상기 편향기에 입력될 수 있다. In addition, the scan waveform generator receives a preset value from a user and generates a scan profile (r (t)) to provide it to the deflector, which has a predetermined period in a triangle, sawtooth, and trapezoidal shape. It is possible to generate a set scan profile signal, which is a periodic signal value before being changed by the deflector as the original scan profile signal, which can be first generated in the scan waveform generator and input to the deflector.
또한, 본 발명에서 상기 응답신호 측정기는 스캔 프로파일 신호에 따라 편향기에서 실제로 출력되는 전류파형(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000008
)을 측정하는 장치로서, 상기 편향기에 의해 왜곡된 출력의 전류파형을 검출하도록 한다.
In addition, in the present invention, the response signal measuring device is a current waveform actually output from the deflector according to the scan profile signal (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000008
And a current waveform of the distorted output by the deflector.
일 실시예로서, 상기 전류파형 측정기는 스캐너 도선에 흐르는 자기장의 세기를 검출하여 전류의 세기를 측정하는 홀센서, 스캐너의 도선 끝단에 설치된 센싱저항의 전압강하를 측정하여 도선에 흐르는 전류파형을 간접적으로 검출하는 전류검출장치 등의 형태를 가질 수 있고, 이를 통하여 스캐너 도선에 흐르는 자기장의 세기를 검출하여 도선에 흐르는 전류의 세기를 측정 할 수 있고, 스캐너의 도선 끝단에 설치된 센싱저항의 전압강하를 측정하여 도선에 흐르는 전류파형을 간 접적으로 검출하는 등의 기능을 가질 수 있다. In one embodiment, the current waveform measuring device indirectly detects the strength of the magnetic field flowing in the scanner lead wire and measures the current intensity, and measures the voltage drop of the sensing resistor installed at the end of the lead wire of the scanner to indirectly convert the current waveform flowing in the lead wire. It can have a form such as a current detecting device for detecting by using, it is possible to detect the strength of the magnetic field flowing through the scanner lead through this to measure the strength of the current flowing through the lead, the voltage drop of the sensing resistor installed at the end of the lead It may have a function of indirectly detecting a current waveform flowing through the conductive line by measuring.
여기서, 상기 편향기에서 실제로 출력되는 전류파형(x coil(t))은 편향기를 거치고 난 후의 신호이기 때문에 편향기내 코일(coil)의 영향에 의해 본래 입력된 스캔 프로파일 신호와는 다른 값을 가지게 되므로, 양자의 차이(e( t) = r(t) -xcoil(t) )는 편향기에 의해 왜곡된 정도를 나타내는 것으로서, 이를 이용하여 보정된 스캔 프로파일 신호를 만들 수 있다. Here, since the current waveform (x coil (t)) actually output from the deflector is a signal after passing through the deflector, the current waveform has a different value from the scan profile signal originally input by the influence of the coil in the deflector. The difference between the two (e (t) = r (t) -xcoil (t)) represents the degree of distortion by the deflector, and can be used to create a corrected scan profile signal.
한편, 상기 주사 파형 제어부는 상기 편향기에서 실제로 출력되는 전류파형을 제어하는 부분으로서, 사용자에 의해 미리 설정된 스캔 프로파일(r(t)) 신호와 편향기로부터 실제로 출력되는 전류파형 신호로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 얻어내고 이를 편향기에 입력함으로써, 편향기가 하전입자 빔의 주사 신호를 제어하도록 하는 장치에 해당한다. On the other hand, the scan waveform control unit is a portion for controlling the current waveform actually output from the deflector, and is corrected from the scan profile (r (t)) signal preset by the user and the current waveform signal actually output from the deflector Corresponding to an apparatus in which the deflector controls the scan signal of the charged particle beam by obtaining the scan profile signal u (t) and inputting it to the deflector.
이를 위해 본 발명의 하전입자 빔 현미경은 상기 응답신호 측정기에서 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000009
)를 측정하며, 상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로부터의 응답신호 (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000010
)로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 생성할 수 있다.
To this end, the charged particle beam microscope of the present invention is a response signal actually output from the deflector in the response signal measuring device (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000009
), The scan profile (r (t)) in the scan waveform generator and the response signal (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000010
From the corrected scan profile signal u (t).
여기서, 상기 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))는 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000011
)의 차이(e(t) = r(t) - xcoil(t) )를 이용하여 얻어낼 수 있다.
Here, the corrected scan profile signal u (t) is a scan profile r (t) in the scan waveform generator and a response signal actually output from the deflector (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000011
) Can be obtained using the difference (e (t) = r (t)-xcoil (t)).
한편 본 발명에서 상기 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))는 이를 주사 파형 제어부의 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 두가지 경우 중 하나의 제어방법으로 선택적으로 제어할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, the corrected scan profile signal u (t) may be selectively controlled by a controller provided in the scan waveform controller in one of two cases.
첫 번째 제어 방법(a)은 상기 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 편향기로 입력시키고 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil(t+1)로부터 매번 새로이 산출하여 편향기에 입력시키는 방법이다. The first control method (a) inputs the corrected scan profile signal u (t) to the deflector and the subsequent corrected scan profile signal u (t + 1) is the immediately corrected scan profile signal u (t)) and from this, the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector is newly calculated each time and input to the deflector.
일 실시예로서, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 편향기로 입력되는 경우에, 그 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 (xcoil(t+1))의 차이(e( t) = u(t) - xcoil(t+1))를 이용하여 매번 새로이 산출하여 편향기에 입력될 수 있다. As an example, when the corrected scan profile signal u (t) is input to the deflector, the subsequent corrected scan profile signal u (t + 1) is the last corrected scan profile signal u. (t)) and the difference between the response signal (xcoil (t + 1)) actually output from the deflector (e (t) = u (t)-xcoil (t + 1)) Can be input to the deflector.
이 경우에 상기 주사 파형 제어부는 편향기에서 실시간으로 출력되는 응답신호를 제공받고 이를 다음단계에서 출력될 스캔프로파일 신호에 반영하여 내부의 컨트롤러에 의해 편향기에 다시 입력함으로써, 편향기로부터 기인하는 왜곡된 편향신호가 돌발적으로 발생하더라도 이를 반영하여 실제 상황에 맞는 왜곡없는 이미지를 제공할 수 있다. In this case, the scan waveform controller receives the response signal output in real time from the deflector and reflects it to the scan profile signal to be output in the next step, and inputs it back to the deflector by an internal controller, thereby distorting the distortion resulting from the deflector. Even if the deflection signal occurs unexpectedly, it can be reflected to provide a distortion-free image suitable for the actual situation.
즉, 상기 편향기에 입력되는 값을 직전의 보정된 신호를 사용하게 됨으로써, 편향기에 출력되는 스캔 프로파일 신호는 편향기로부터 기인하는 왜곡을 실시간으로 보정하여 줄일 수 있다. That is, by using the corrected signal immediately before the value input to the deflector, the scan profile signal output to the deflector can be reduced by correcting the distortion resulting from the deflector in real time.
일 실시예로서, 상기 보정된 스캔 프로파일 신호(U(t))는 하기 식 1 로부터 얻어낼 수 있다. As an example, the corrected scan profile signal U (t) may be obtained from Equation 1 below.
[식 1] [Equation 1]
Figure PCTKR2015005337-appb-I000012
Figure PCTKR2015005337-appb-I000012
여기서, 상기 Kp 는 제어이득인 비례이득이고, Ki 는 적분이득이며 Kd는 미분이득으로서 이들 각각은 실수이다. Where Kp is proportional gain, which is control gain, Ki is integral gain, and Kd is differential gain, each of which is a real number.
여기서, 임의의 값으로서 k1과 k2를 적절히 선택하는 경우에 최적의 보정된 스캔 프로파일 신호를 제시할 수 있다. Here, an optimal corrected scan profile signal can be presented when k1 and k2 are appropriately selected as arbitrary values.
한편, 본 발명에서의 두 번째 제어방법(b)은 상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로부터의 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000013
)로 부터 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 생성한 것을 상기 주사 파형 제어부내 컨트롤러에 의해, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 저장하고 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용하여 편향기에 입력시키는 방법이다.
On the other hand, the second control method (b) in the present invention is the scan profile (r (t)) in the scanning waveform generator and the response signal from the response signal measuring device (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000013
Generate the corrected scan profile signal u (t) in the memory in which the corrected scan profile signal u (t) can be stored by the controller in the scan waveform controller and store it in the deflector. It is a method of inputting to a deflector by using it repeatedly as an input signal.
이 경우에 상기 주사 파형 제어부는 내부의 컨트롤러에 의해 편향기로부터의 왜곡된 신호가 거의 없는 편향신호와 같이 최적화된 프로파일 신호를 메모리에 저장하고 이를 반복적으로 사용함으로써, 하전입자 빔 현미경이 보다 빠른 응답속도를 가질 수 있어 고속의 스캐닝을 구현가능한 장점이 있다. In this case, the scanning waveform control unit stores the optimized profile signal in the memory such as a deflection signal having little distortion signal from the deflector by an internal controller and repeatedly uses the same, so that the charged particle beam microscope responds more quickly. It may have a speed, there is an advantage that can implement a high-speed scanning.
본 발명의 주사파형 제어부에 의한 제어 방식을 도 6을 통해 보다 쉽게 이해할 수 있다. 도 6은 본 발명의 하전입자 빔 현미경에서의 주사 제어 시스템을 도시한 그림으로서, 상기 주사파형 발생기로부터의 스캔 프로파일(r(t)) 신호는 편향기에 입력되고, 상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000014
)는 응답신호측정기로부터 측정되어 양자로부터 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 얻어 질 수 있다. 이를 상기 컨트롤러에 의해 메모리에 저장하여 반복적으로 편향기에 입력(b방법)할 수 있거나, 또는 편향기로부터의 왜곡신호를 실시간에 따라 보정하기 위해 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호( xcoil(t+1))의 차이(e( t) = u(t) - xcoil(t+1))를 이용하여 실 시간으로 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))를 얻고 이를 편향기에 입력(a방법)할 수 있다.
The control method of the scan waveform controller of the present invention can be more easily understood through FIG. 6. 6 is a diagram illustrating a scanning control system in a charged particle beam microscope of the present invention, in which a scan profile (r (t)) signal from the scanning waveform generator is input to a deflector and is actually output from the deflector signal(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000014
) Can be obtained from the response signal measuring device and the scan profile signal u (t) corrected from both. It can be stored in memory by the controller and repeatedly inputted to the deflector (b method), or with the corrected scan profile signal u (t) immediately before to correct the distortion signal from the deflector in real time. From this, the scan profile signal corrected in real time using the difference (e (t) = u (t)-xcoil (t + 1)) of the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector ( u (t + 1)) and input it to the deflector (a method).
즉, 본 발명은 상기 주사 파형 제어부는 내부의 컨트롤러에 의해 선택적으로 상기 첫 번째 제어방법(a)과 두 번째 제어방법(b)을 제어할 수 있어, 하전입자 빔 현미경의 구체적 실험조건 또는 편향기 주변의 전기,자기적 조건에 따라 사용자가 보다 편리한 조건을 선택할 수 있다. That is, in the present invention, the scanning waveform control unit can selectively control the first control method (a) and the second control method (b) by an internal controller, so that specific experimental conditions or deflectors of the charged particle beam microscope The user can select a more convenient condition according to the electric and magnetic conditions of the surroundings.
예컨대, 하전입자빔 현미경의 경우에 최적의 진공조건을 설정하는 경우에 수시간 내지 수일이 걸릴 수 있고, 그밖의 전자기적 조건까지 최적화하기 위해서 매우 많은 인적, 물적, 시간적 자원이 투여될 수 있다. 따라서, 상기 하전 입자 빔 현미경을 이용한 실험의 경우에, 편향기로부터 기인하는 왜곡된 신호를 제거하여 보다 정확한 이미지를 얻기 위해 편향기에서 실시간으로 출력되는 응답신호를 제공받고 이를 다음단계에서 출력될 스캔프로파일 신호에 반영하여야 하는 경우도 필요하고, 또는 이와는 달리, 보다 빠른 응답 속도를 필요로 하는 경우도 필요하며, 이들을 정해진 시간내에 병행할 수 있도록 특정 기간내에 전환하여 사용하여야 할 경우도 존재하게 되며, 이 경우에 본 발명은 앞서 기재된 필요성을 모두 만족시켜주는 하전입자 빔 현미경을 제공할 수 있다. For example, in the case of a charged particle beam microscope, it may take several hours to several days to set an optimum vacuum condition, and a great deal of human, physical and temporal resources may be administered to optimize other electromagnetic conditions. Therefore, in the case of the experiment using the charged particle beam microscope, in order to remove the distorted signal from the deflector to obtain a more accurate image, a response signal output in real time from the deflector is provided and the scan to be output in the next step is performed. It may be necessary to reflect in the profile signal, or alternatively, it may be necessary to require a faster response speed, and there may be a case in which they need to be converted and used within a specific period so that they may be parallel to each other within a predetermined time period. In this case, the present invention can provide a charged particle beam microscope that satisfies all of the previously described needs.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하전입자 빔 현미경에서, 편향기에서의 검출 신호가 왜곡된 경우(도 7b), 이를 보정하기 위해 주사파형 제어부에서 편향기에로 출력되는, 보정된 신호(도 7c) 및 상기 보정된 신호에 따라 편향기에서 검출되는 신호(도 7d)를 도시한 그림이다. FIG. 7 illustrates a corrected signal output from the scanning waveform controller to the deflector in order to correct the detected signal in the deflector in FIG. 7B in the charged particle beam microscope according to the exemplary embodiment of the present invention. 7C) and a signal (FIG. 7D) detected by the deflector according to the corrected signal.
이를 상세히 살펴보면, 도 7a에서는 본 발명에 따른 제어신호를 편향기에 인가하였을 때 기대되는 제어 신호(108)가 도시되었고, 도 7b에서는 편향기에서의 실제 검출신호(106)로서 초기 증가분이 높은 형태를 가지는 경우에, 도 7c 에서와 같이 실제 검출신호(106)에 대응되는 형태로서 상기 주사파형 제어부에서의 보정된 스캔 프로파일 신호(107)를 얻어내고, 이를 다시 편향기에 입력함으로써, 실제 편향기에서의 왜곡이 방지된 검출신호(109)를 얻을 수 있다. In detail, FIG. 7A illustrates a control signal 108 expected when the control signal according to the present invention is applied to the deflector, and in FIG. 7B, a high initial increment is used as the actual detection signal 106 in the deflector. 7C, the corrected scan profile signal 107 of the scanning waveform control unit is obtained in a form corresponding to the actual detection signal 106 as shown in FIG. A detection signal 109 in which distortion is prevented can be obtained.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하전입자 빔 현미경에서의 주사 탐색 방식을 구현하여 시료의 표면(도 8a)을 탐색할 때, 보정된 신호에 따라 편향기에서 실제로 출력되는 신호(도 8b) 및 얻어지는 이미지(도 8c)를 도시한 그림으로서, 실제의 표면상태가 왜곡없이 보여지고 있는 것을 나타낸 것이다. 상기 도 8에 따르면, 도 4 및 도 5와는 달리 편향기로부터 기인하는 왜곡된 이미지 정보가 나타나지 않게 됨으로써, 원본의 이미지와 동일한 영상을 출력할 수 있다. 8 is a signal actually output from the deflector according to the corrected signal when searching the surface of the sample (FIG. 8A) by implementing a scanning search method in a charged particle beam microscope according to an embodiment of the present invention (FIG. 8B ) And the obtained image (FIG. 8C), which show that the actual surface state is seen without distortion. According to FIG. 8, unlike FIG. 4 and FIG. 5, the distorted image information resulting from the deflector does not appear, thereby outputting the same image as the original image.
또한 본 발명은 하전입자 빔을 방출하는 하전입자 소스; 하전입자 소스쪽에 구비되는 중간 집속렌즈와 시료쪽에 구비되는 최종 집속렌즈인 대물렌즈를 포함하는 집속렌즈군; 상기 중간 집속렌즈와 대물렌즈 사이에 구비되며, 하전입자 소스로부터 방출되는 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 하나이상의 편향기; 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향기에 제공하는 주사파형 발생기; 상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000015
)를 측정하는 응답신호 측정기; 상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로부터의 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000016
)로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 생성하고, 이를 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 선 택적으로, a) 편향기로 입력시키고 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호xcoil(t+1)로부터 매번 새로이 산출하여 편향기에 입력시키거나, 또는 b) 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 저장하고 이를 편향 기의 입력신호로서 반복적으로 사용하여 편향기에 입력시키는 주사 파형 제어부; 및 대물렌즈 하단부에 위치하며 하전 입자빔이 조사되는 시료를 지지하고 이동할 수 있는 시료 스테이지;를 포함하는 하전입자 빔 현미경을 제공한다.
The present invention also provides a charged particle source for emitting a charged particle beam; A focusing lens group including an intermediate focusing lens provided on the charged particle source side and an objective lens serving as a final focusing lens provided on the sample side; At least one deflector provided between the intermediate focusing lens and the objective lens to control and change the irradiation direction of the charged particle beam emitted from the charged particle source; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector; The response signal actually output from the deflector (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000015
Response signal measuring instrument for measuring; A scan profile r (t) in the scan waveform generator and a response signal from the response signal measuring device
Figure PCTKR2015005337-appb-I000016
) Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein to a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) ) Is newly calculated each time from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector, or input to the deflector, or b) the corrected scan profile A scanning waveform control unit storing the signal u (t) in a memory in which it can be stored and repeatedly using the signal u (t) as an input signal of the deflector; And a sample stage positioned at the lower end of the objective lens and capable of supporting and moving the sample to which the charged particle beam is irradiated.
이는 상기 하전입자 빔 현미경에 있어 추가의 구성요소로서, 하전입자 소스쪽에 구비되는 중간 집속렌즈와 시료쪽에 구비되는 최종 집속렌즈인 대물렌즈를 포함하는 집속렌즈군과 대물렌즈 하단부에 위치하며 하전 입자빔이 조사되는 시료를 지지하고 이동할 수 있는 시료 스테이지를 추가적으로 구비한 것에 해당한다. It is an additional component of the charged particle beam microscope, and includes a focusing lens group including an intermediate focusing lens provided on the charged particle source side and an objective lens which is the final focusing lens provided on the sample side, and a charged particle beam located at the lower end of the objective lens. Corresponds to the additional provision of a sample stage capable of supporting and moving the sample to be irradiated.
또한 본 발명에서 상기 하전입자 빔 현미경은 집속렌즈로부터 방출되는 입자빔이 통과하며, 입자빔의 경로를 바꿔주는 빔 컬럼 등이 추가로 구비될 수 있다. In addition, in the present invention, the charged particle beam microscope may further include a beam column through which the particle beam emitted from the focusing lens passes and changing the path of the particle beam.
또한, 본 발명은 전자빔을 방출하는 전자빔 소스; 상기 전자빔 소스쪽에 구비되는 중간 집속렌즈와 시료쪽에 구비되는 최종 집속렌즈인 대물렌즈를 포 함하는 집속렌즈군; 상기 중간 집속렌즈와 대물렌즈 사이에 구비되며, 전자빔 소스 로부터 방출되는 전자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 하나이상의 편향기; 전자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향기에 제공하는 주사파형 발생기; 상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000017
)를 측정하는 응답신호 측정기; 상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로부터의 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000018
)로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호 (u(t))를 생성하고, 이를 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 선택적으로, a) 편향기 로 입력시키고 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil(t+1) 로부터 매번 새로이 산출하여 편향기에 입력시키거나, 또는 b) 보정된 스캔 프로파 일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 저장하고 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용하여 편향기에 입력시키는 주사 파형 제어부; 대물렌즈 하단부에 위치하며 상기 전자빔이 조사되는 시료를 지지하고 이동할 수 있는 시료 스테이지; 및 시료로부터 방출되는 2차전자를 검출하는 2차전자 검출기;를 포함하는 주사전자 현미경을 제공한다.
The invention also provides an electron beam source for emitting an electron beam; A focusing lens group including an intermediate focusing lens provided on the electron beam source side and an objective lens which is a final focusing lens provided on a sample side; At least one deflector provided between the intermediate focusing lens and the objective lens to control and change an irradiation direction of an electron beam emitted from an electron beam source; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling an irradiation direction of an electron beam and providing the scan profile to the deflector; The response signal actually output from the deflector (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000017
Response signal measuring instrument for measuring; A scan profile r (t) in the scan waveform generator and a response signal from the response signal measuring device
Figure PCTKR2015005337-appb-I000018
) Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein into a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) ) Is calculated from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response signal xcoil (t + 1) actually output from the deflector and input to the deflector each time, or b) the corrected scan profile A scan waveform control unit storing the file signal u (t) in a memory in which it can be stored and repeatedly using the file signal u (t) as an input signal of the deflector; A sample stage positioned at a lower end of an objective lens and capable of supporting and moving a sample to which the electron beam is irradiated; And a secondary electron detector for detecting secondary electrons emitted from the sample.
이는 상기 하전입자 빔 현미경이 주사전자 현미경으로서 사용되는 것에 해당하며, 이에 따라 시료로부터 방출되는 2차전자를 검출하는 2차전자 검출기를 포함한 것의 일 실시예에 해당한다. This corresponds to the use of the charged particle beam microscope as a scanning electron microscope, and thus corresponds to one embodiment of including a secondary electron detector for detecting secondary electrons emitted from a sample.
또한 본 발명은 상기 하전입자 빔 현미경의 주사신호를 제어하는 방법을 제공한다. 보다 구체적으로 상기 방법은 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하 여 바꾸어 주는 하나 이상의 편향기; 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프 로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향기에 제공하는 주사파형 발생기; 상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000019
)를 측정하는 응답신호 측정기; 및 상기 주사 파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로부터 보정된 스 캔 프로파일 신호(u(t))를 생성하여, 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 편향기 또 는 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 선택적으로 입력 시키는 주사 파형 제어부;를 포함하는 하전입자 빔 현미경의 주사신호를 제어하는 방법으로서,
The present invention also provides a method for controlling the scanning signal of the charged particle beam microscope. More specifically, the method includes one or more deflectors for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector; The response signal actually output from the deflector (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000019
Response signal measuring instrument for measuring; And a scan profile signal r (t) in the scan waveform generator and a scan profile signal u (t) corrected from the response signal measuring device, and generated by a controller provided therein. A scanning waveform control unit for selectively inputting a scan profile signal (u (t)) to a memory that can be stored, comprising: a method for controlling a scanning signal of a charged particle beam microscope comprising:
미리 설정된 스캔 프로파일(r(t))에 따라 상기 주사파형 발생기에서 하전입자 빔의 조사 방향을 제어할 수 있도록 스캔 프로파일 신호(r(t))를 발생시 켜 편향기에 입력하는 단계; 상기 스캔 프로파일 신호에 따라 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000020
)을 측정하는 단계; 상기 주사파형 제어부에서 상기 스캔 프로파일 신호(r(t))와 편향기로부터 실제로 출력되는 응답신호(
Figure PCTKR2015005337-appb-I000021
)로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 얻어내는 단계; 및 상기 컨트롤러에 의해 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 편향기에 입력되는 경우 에 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신 호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil(t+1)로부터 매번 새로이 산출하여 편향기에 입력되도록 하며, 상기 보정된 스캔 프로파일 신호 (u(t))가 메모리에 입력되는 경우에 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용 할 수 있도록 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 처리하는 단계;를 포함한다.
Generating and inputting a scan profile signal r (t) to the deflector so as to control the irradiation direction of the charged particle beam in the scan waveform generator according to a preset scan profile r (t); A response signal actually output from the deflector according to the scan profile signal (
Figure PCTKR2015005337-appb-I000020
Measuring); The scan profile controller r (t) and the response signal actually output from the deflector in the scan waveform controller
Figure PCTKR2015005337-appb-I000021
Obtaining a corrected scan profile signal u (t); And when the corrected scan profile signal u (t) is input to the deflector, the subsequent corrected scan profile signal u (t + 1) is the last corrected scan profile signal u ( t)) and from the response signal xcoil (t + 1) actually outputted from the deflector, are newly calculated each time and input to the deflector, and the corrected scan profile signal u (t) is input to the memory. And processing the corrected scan profile signal u (t) so that it can be used repeatedly as an input signal of the deflector.
이 경우에 상기 미리 설정된 스캔 프로파일(r(t))의 전류 파형은 톱 니형, 삼각형, 사다리꼴형 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. In this case, the current waveform of the preset scan profile r (t) may be any one selected from sawtooth, triangle, and trapezoid or a combination thereof.
상기 하전입자 빔 현미경의 주사신호를 제어하는 방법은 본 발명에서의 상기 주사파형 발생기, 응답신호 측정기 및 주사 파형 제어부를 포함하는 하전입자 빔 현미경에서의 주사신호 제어방법에 관한 것으로 이의 구체적인 방법은 앞서 기재된 바와 동일하며, 이의 실시는 통상의 기술자에게 자명한 것에 해당한다. The method of controlling the scanning signal of the charged particle beam microscope relates to a scanning signal control method of the charged particle beam microscope including the scanning waveform generator, the response signal measuring device and the scanning waveform control unit in the present invention. As described, the implementation thereof corresponds to those skilled in the art.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
본 발명은 하전입자 현미경의 입자빔 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 편향기(스캐너)에 의해 왜곡되는 동적 특성을 바로 잡아 원하는 위치에 하전입자빔을 조사 시킴으로써 측정된 시료표면의 이미지가 왜곡되는 것을 방지하고, 고속으로 이미지를 획득 할 수 있는 하전 입자빔 제어 장치를 제공할 수 있어 산업상 이용가능성이 있다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling a particle beam of a charged particle microscope, wherein the image of a sample surface measured by correcting a dynamic characteristic distorted by a deflector (scanner) and irradiating the charged particle beam to a desired position is distorted. It is possible to provide a charged particle beam control device that can prevent and obtain an image at high speed, there is industrial applicability.

Claims (10)

  1. 하전입자 빔을 방출하는 하전입자 소스; A charged particle source emitting a charged particle beam;
    상기 하전입자 소스로부터 방출되는 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하여 바 꾸어 주는 하나이상의 편향기; At least one deflector for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam emitted from the charged particle source;
    하전입자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향기에 제공하는 주사파형 발생기; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector;
    상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000022
    )를 측정하는 응답신호 측정기; 및
    The response signal actually output from the deflector (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000022
    Response signal measuring instrument for measuring; And
    상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로 부터의 응답신호(
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000023
    )로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 생성하고, 이를 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 선택적으로, a) 편향기로 입력시키고 이후 의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil(t+1)로부터 매번 새로 이 산출하여 편향기에 입력시키거나, 또는 b) 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 저장하고 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용하 여 편향기에 입력시키는 주사 파형 제어부;를 포함하는 하전입자 빔 현미경.
    The scan profile r (t) in the scanning waveform generator and the response signal from the response signal measuring device (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000023
    ) Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein to a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) Is calculated from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response signal x coil ( t + 1 ) actually output from the deflector and input to the deflector each time, or b) the corrected scan And a scanning waveform control unit for storing the profile signal u (t) in a memory in which it can be stored and repeatedly using it as an input signal of the deflector to the deflector.
  2. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 편향기는 2개로서 상단편향 코일과 하단 편향코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하전입자 빔 현미경.Charged particle beam microscope, characterized in that the deflector consists of two upper and lower deflection coils.
  3. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 하전입자 빔 현미경에 사용되는 하전입자 빔은 전자빔, 수소이온 빔, 헬륨이온 빔에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 하전입자 빔 현미경.The charged particle beam microscope used for the charged particle beam microscope is any one selected from an electron beam, a hydrogen ion beam, and a helium ion beam.
  4. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))는 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000024
    )의 차이(e(t) = r(t) - xcoil(t))를 이용하여 얻어내는 것을 특징으로 하는 하전입자 빔 현미경.
    The corrected scan profile signal u (t) is a response signal actually output from the scan profile r (t) and the deflector in the scan waveform generator.
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000024
    Charged particle beam microscope characterized in that it is obtained by using the difference (e (t) = r (t) -x coil ( t )).
  5. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 주사파형 제어부내부의 컨트롤러에 의해 보정된 스캔 프로파일 신호 (u(t))가 편향기에 입력되는 경우에, 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호의 차이(e(t) = u(t) - xcoil(t+1))를 이용하여 매번 새로이 산출하여 편 향기에 입력되는 것을 특징으로 하는, 하전입자 빔 현미경. When the scan profile signal u (t) corrected by the controller inside the scanning waveform control unit is input to the deflector, the subsequent corrected scan profile signal u (t + 1) is the immediately corrected scan profile. Using the difference between the signal u (t) and the response signal actually output from the deflector (e (t) = u (t) -x coil ( t + 1 )), it is newly calculated each time and input into the fragrance. Charged particle beam microscope, characterized in that.
  6. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein
    상기 보정된 스캔 프로파일 신호(U(t))는 The corrected scan profile signal U (t) is
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000025
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000025
    의 식으로 부터 얻어내는 것을 특징으로 하는 하전입자 빔 현미경. Charged particle beam microscope, characterized in that obtained from the formula.
    여기서, 상기 Kp 는 제어이득인 비례이득이고, Ki 는 적분이득이며 Kd는 미 분이득으로서 이들 각각은 실수이다.Here, Kp is proportional gain which is control gain, Ki is integral gain and Kd is differential gain, each of which is a real number.
  7. 하전입자 빔을 방출하는 하전입자 소스; A charged particle source emitting a charged particle beam;
    하전입자 소스쪽에 구비되는 중간 집속렌즈와 시료쪽에 구비되는 최종 집속 렌즈인 대물렌즈를 포함하는 집속렌즈군; A focusing lens group including an intermediate focusing lens provided on the charged particle source side and an objective lens provided on the sample side;
    상기 중간 집속렌즈와 대물렌즈 사이에 구비되며, 하전입자 소스로부터 방출 되는 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 하나이상의 편향기; At least one deflector provided between the intermediate focusing lens and the objective lens to control and change the irradiation direction of the charged particle beam emitted from the charged particle source;
    하전입자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향기에 제공하는 주사파형 발생기; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector;
    상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000026
    )를 측정하는 응답신호 측정기;
    The response signal actually output from the deflector (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000026
    Response signal measuring instrument for measuring;
    상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로 부터의 응답신호(
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000027
    )로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 생성하고, 이를 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 선택적으로, a) 편향기로 입력시키고 이후 의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil(t+1)로부터 매번 새로 이 산출하여 편향기에 입력시키거나, 또는 b) 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 저장하고 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용하 여 편향기에 입력시키는 주사 파형 제어부; 및
    The scan profile r (t) in the scanning waveform generator and the response signal from the response signal measuring device (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000027
    ) Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein to a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) Is calculated from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response signal x coil ( t + 1 ) actually output from the deflector and input to the deflector each time, or b) the corrected scan A scanning waveform control unit storing the profile signal u (t) in a memory in which it can be stored and repeatedly using the profile signal u (t) as an input signal of the deflector; And
    대물렌즈 하단부에 위치하며 하전 입자빔이 조사되는 시료를 지지하고 이동 할 수 있는 시료 스테이지;를 포함하는 하전입자 빔 현미경.A charged particle beam microscope comprising: a sample stage positioned at the lower end of the objective lens and capable of supporting and moving a sample to which the charged particle beam is irradiated.
  8. 전자빔을 방출하는 전자빔 소스; An electron beam source for emitting an electron beam;
    상기 전자빔 소스쪽에 구비되는 중간 집속렌즈와 시료쪽에 구비되는 최종 집 속렌즈인 대물렌즈를 포함하는 집속렌즈군; A focusing lens group including an intermediate focusing lens provided at the electron beam source side and an objective lens serving as a final focusing lens provided at the sample side;
    상기 중간 집속렌즈와 대물렌즈 사이에 구비되며, 전자빔 소스로부터 방출되 는 전자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 하나이상의 편향기; At least one deflector provided between the intermediate focusing lens and the objective lens to control and change an irradiation direction of an electron beam emitted from an electron beam source;
    전자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향 기에 제공하는 주사파형 발생기; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling an irradiation direction of an electron beam and providing the scan profile to the deflector;
    상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000028
    )를 측정하는 응답신호 측정기;
    The response signal actually output from the deflector (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000028
    Response signal measuring instrument for measuring;
    상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로 The scan profile r (t) in the scan waveform generator and the response signal
    부터의 응답신호(
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000029
    )로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 생성하고, 이를 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 선택적으로, a) 편향기로 입력시키고 이후 의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로파일 신호(u (t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil (t+ 1)로부터 매번 새로 이 산출하여 편향기에 입력시키거나, 또는 b) 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 저장하고 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용하 여 편향기에 입력시키는 주사 파형 제어부;
    Response signal from
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000029
    ) Generates a corrected scan profile signal u (t), which is optionally input by a controller provided therein to a) the deflector and subsequently corrected scan profile signal u (t + 1) Is calculated from the previous corrected scan profile signal u (t) and the response signal x coil ( t + 1 ) actually output from the deflector and input to the deflector each time, or b) the corrected scan profile A scanning waveform control unit storing the signal u (t) in a memory in which it can be stored and repeatedly using the signal u (t) as an input signal of the deflector;
    대물렌즈 하단부에 위치하며 상기 전자빔이 조사되는 시료를 지지하고 이동 할 수 있는 시료 스테이지; 및 A sample stage positioned at a lower end of an objective lens and capable of supporting and moving a sample to which the electron beam is irradiated; And
    시료로부터 방출되는 2차전자를 검출하는 2차전자 검출기;를 포함하는 주사 전자현미경.Scanning electron microscope comprising a; secondary electron detector for detecting secondary electrons emitted from the sample.
  9. 하전입자 빔의 조사 방향을 제어하여 바꾸어 주는 하나 이상의 편향기; At least one deflector for controlling and changing the irradiation direction of the charged particle beam;
    하전입자 빔의 조사 방향을 제어하는 스캔 프로파일(r(t))을 생성하여 상기 편향기에 제공하는 주사파형 발생기; A scan waveform generator for generating a scan profile r (t) for controlling the irradiation direction of the charged particle beam and providing it to the deflector;
    상기 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호(
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000030
    )를 측정하는 응답신호 측정기; 및
    The response signal actually output from the deflector (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000030
    Response signal measuring instrument for measuring; And
    상기 주사파형 발생기에서의 스캔 프로파일(r(t))과 상기 응답신호 측정기로 부터 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 생성하여, 내부에 구비되는 컨트롤러에 의해 편향기 또는 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 저장될 수 있는 메모리에 선 택적으로 입력시키는 주사 파형 제어부;를 포함하는 하전입자 빔 현미경의 주사신 호를 제어하는 방법으로서, The scan profile r (t) in the scan waveform generator and the corrected scan profile signal u (t) are generated from the response signal measuring device, and the deflector or the corrected scan profile is provided by a controller provided therein. Claims [1] A method of controlling a scanning signal of a charged particle beam microscope, comprising: a scanning waveform control unit for selectively inputting a memory (u (t)) into a memory in which a signal can be stored.
    미리 설정된 스캔 프로파일(r(t))에 따라 상기 주사파형 발생기에서 하전입 자 빔의 조사 방향을 제어할 수 있도록 스캔 프로파일 신호(r(t))를 발생시켜 편향 기에 입력하는 단계; Generating and inputting a scan profile signal r (t) to the deflector so as to control the irradiation direction of the charged particle beam in the scan waveform generator according to a preset scan profile r (t);
    상기 스캔 프로파일 신호에 따라 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000031
    )을 측정하는 단계; 상기 주사파형 제어부에서 상기 스캔 프로파일 신호(r(t))와 편향기로부터
    A response signal actually output from the deflector according to the scan profile signal (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000031
    Measuring); The scan profile signal r (t) and a deflector in the scan waveform controller
    실제로 출력되는 응답신호 (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000032
    )로부터, 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 얻 어내는 단계; 및
    Actually output response signal (
    Figure PCTKR2015005337-appb-I000032
    Obtaining a corrected scan profile signal u (t); And
    상기 컨트롤러에 의해 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 편향기에 입력되 는 경우에 이후의 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t+1))는 직전의 보정된 스캔 프로 파일 신호(u(t))와 이로부터 편향기에서 실제로 출력되는 응답신호 xcoil(t+1)로부 터 매번 새로이 산출하여 편향기에 입력되도록 하며, 상기 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))가 메모리에 입력되는 경우에 이를 편향기의 입력신호로서 반복적으로 사용할 수 있도록 보정된 스캔 프로파일 신호(u(t))를 처리하는 단계;를 포함하는 하전입자 빔 현미경의 주사신호 제어방법. When the scan profile signal u (t) corrected by the controller is input to the deflector, the subsequent corrected scan profile signal u (t + 1) is the immediately corrected scan profile signal u ( t)) and from the response signal x coil ( t + 1 ) actually outputted from the deflector to be newly calculated each time and input to the deflector, and the corrected scan profile signal u (t) is input to the memory. And processing the corrected scan profile signal u (t) so that it can be used repeatedly as an input signal of the deflector.
  10. 제 9항에 있어서, The method of claim 9,
    상기 미리 설정된 스캔 프로파일(r(t))의 전류 파형은 톱니형, 삼각형, 사다 리꼴형 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 하전입 자 빔 현미경의 주사신호 제어방법.And a current waveform of the preset scan profile (r (t)) is one selected from a sawtooth, a triangle, and a trapezoid, or a combination thereof.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4266346A1 (en) * 2022-04-21 2023-10-25 Jeol Ltd. Charged particle beam system and control method therefor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102161654B1 (en) * 2018-09-18 2020-10-05 재단법인대구경북과학기술원 Method and apparatus for manipulating micro object using laser beam controlled by brain signals

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050205780A1 (en) * 2004-03-16 2005-09-22 Ryo Nakagaki Scanning electron microscope and a method for evaluating accuracy of repeated measurement using the same
US20060138356A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-29 Jeol Ltd. Method and apparatus for correcting drift during automated FIB processing
US20060151699A1 (en) * 1997-08-07 2006-07-13 Yuko Iwabuchi Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam
US20080302962A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Hitachi High Technologies Corporation Charged particle beam apparatus
KR101097830B1 (en) * 2009-12-01 2011-12-23 국민대학교산학협력단 The apparatus and method of controller circuit analysis and scan generation moulation for enhancing sem image

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3349504B1 (en) * 2001-08-03 2002-11-25 株式会社日立製作所 Electron beam drawing equipment and electron microscope
US7230240B2 (en) 2004-08-31 2007-06-12 Credence Systems Corporation Enhanced scanning control of charged particle beam systems
JP5164355B2 (en) * 2006-09-27 2013-03-21 株式会社日立ハイテクノロジーズ Charged particle beam scanning method and charged particle beam apparatus
JP5134804B2 (en) * 2006-10-06 2013-01-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ Distortion calibration of scanning electron microscope and scanning electron microscope images
KR100858982B1 (en) 2007-07-23 2008-09-17 서울산업대학교 산학협력단 Scanning electron microscope having unification control function
JP5537488B2 (en) 2011-04-15 2014-07-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ Charged particle microscope apparatus and image capturing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060151699A1 (en) * 1997-08-07 2006-07-13 Yuko Iwabuchi Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam
US20050205780A1 (en) * 2004-03-16 2005-09-22 Ryo Nakagaki Scanning electron microscope and a method for evaluating accuracy of repeated measurement using the same
US20060138356A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-29 Jeol Ltd. Method and apparatus for correcting drift during automated FIB processing
US20080302962A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Hitachi High Technologies Corporation Charged particle beam apparatus
KR101097830B1 (en) * 2009-12-01 2011-12-23 국민대학교산학협력단 The apparatus and method of controller circuit analysis and scan generation moulation for enhancing sem image

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4266346A1 (en) * 2022-04-21 2023-10-25 Jeol Ltd. Charged particle beam system and control method therefor

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