WO2018122968A1 - 荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法 Download PDF

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WO2018122968A1
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particle beam
noise
signal
frequency
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琢真 西元
李　ウェン
弘之 高橋
渉 森
源 川野
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
    • H01J37/222—Image processing arrangements associated with the tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam device and a noise source specifying method for the charged particle beam device.
  • Patent Document 1 discloses a charged particle beam device that acquires a frequency characteristic of noise superimposed on a device from a measurement image. It is disclosed.
  • a charged particle source, a deflector that scans a beam emitted from the charged particle source, and an image based on the charged particles emitted from the sample are described.
  • the arithmetic device two-dimensionally expands a signal obtained when the deflector scans the beam one-dimensionally a plurality of times.
  • the charged particle beam apparatus is characterized in that an image is formed and frequency analysis is performed on the waveform information indicating the edge of the two-dimensional image.
  • the computing device controls the deflector so as to perform a frequency analysis on the waveform information indicating the edge of the two-dimensional image and remove a noise component detected based on the frequency analysis.
  • Charged particles It is described as a line device. ".
  • an electron optical device such as a lens for converging the charged particle beam, a deflection controller for controlling the direction, a blanking controller for cutting off the charged particle beam irradiation to the sample to be observed, and the respective electron optics.
  • Multiple controllers that control the instrument are installed.
  • Patent Document 1 discloses a method for acquiring a frequency component of noise to be superimposed from a measurement image in view of the above problems.
  • the noise frequency component may be different for each device, it is necessary to carry out each device. As a result, the adjustment after the manufacture of the charged particle beam device takes a long time and further causes a decrease in maintainability.
  • the present invention solves the above-described problems of the prior art, and provides a charged particle beam apparatus and a charged particle beam apparatus including noise specifying means that can clearly indicate a portion of a charged particle beam apparatus that can cause noise frequency components to be superimposed on a measurement image.
  • a noise source identifying method for a particle beam device is provided.
  • the means for extracting information on the noise source is controlled by the electron optical system of the charged particle beam apparatus.
  • a control signal monitoring unit that observes a control signal of the control unit that outputs the observed signal, a first frequency conversion processing unit that performs frequency conversion processing of the signal output from the control signal monitoring unit, and charged particles
  • a second frequency conversion processing unit that performs frequency conversion processing of an image signal output from the detector of the electron optical system of the beam device; an output signal of the first frequency conversion processing unit; and an image of the second frequency conversion processing unit
  • the noise source of the control unit that receives the signal and generates noise having a peak frequency corresponding to the peak frequency of the superimposed noise existing in the image signal and the superimposed noise pin of the image signal. Constructed by a frequency analysis and comparison processing unit for associating the clock frequency.
  • a control signal of a control unit that controls an electron optical system of the charged particle beam device is observed,
  • the first frequency conversion processing unit performs frequency conversion processing on the signal obtained by observation, and the image signal output from the electron optical system detector of the charged particle beam device is output by the second frequency conversion processing unit.
  • An image signal is received by the frequency analysis / comparison processing unit based on the result of the frequency conversion processing performed by the first frequency conversion processing unit and the result of the frequency conversion processing performed by the second frequency conversion processing unit.
  • the noise source of the control unit that generates noise having a peak frequency corresponding to the peak frequency of the superimposed noise existing in the image signal is associated with the peak frequency of the superimposed noise of the image signal. It was.
  • the apparatus adjustment time can be shortened and the maintainability can be improved, and the apparatus difference of the apparatus can be confirmed. it can.
  • 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a charged particle beam apparatus main body according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a charged particle beam apparatus system according to a first embodiment of the present invention.
  • It is a schematic block diagram of the charged particle beam apparatus system explaining an example of the kind of noise which generate
  • FIG. 6 is a block diagram of an observation transmission unit and an observation reception unit illustrating a state in which a disturbance signal is placed on a signal line connecting an observation transmission unit and an observation reception unit in a charged particle beam apparatus system according to a second embodiment of the present invention.
  • 12 is a graph showing a normal mode detection signal waveform obtained in step S111 of the flowchart shown in FIG. 11 in the charged particle beam apparatus system according to the second embodiment of the present invention.
  • 12 is a graph showing a disturbance signal waveform obtained in step S111 of the flowchart shown in FIG. 11 in the charged particle beam apparatus system according to the second embodiment of the present invention.
  • 12 is a graph showing a common mode detection signal waveform obtained in step S111 of the flowchart shown in FIG. 11 in the charged particle beam apparatus system according to the second embodiment of the present invention.
  • 12 is a graph showing a disturbance-removed common mode detection signal waveform obtained in step S112 of the flowchart shown in FIG. 11 in the charged particle beam apparatus system according to the second embodiment of the present invention.
  • the charged particle beam apparatus is widely used for length measurement and pattern inspection of semiconductor wafers.
  • it has become essential to increase the resolution of measurement images, and there has been a demand for noise reduction in electron optics that generate, converge, and deflect charged particle beams.
  • the controller that controls the electron optical device
  • this noise causes a shift in the focal point and the operation position of the charged particle beam, which causes the measurement image to deteriorate.
  • the characteristics of this noise depend on the mounting position of the controller, the connection method with the electron optical device, the grounding method, etc.
  • the charged particle beam apparatus is equipped with a plurality of controllers, but the noise characteristics change due to interference between the controllers.
  • the present invention relates to a charged particle beam apparatus provided with noise specifying means.
  • the noises targeted by the noise specifying means according to the present invention are two types of noises: noise generated by the controller in the controller and noise generated between the controller and the column of the apparatus or other controller. Yes, the noise generated in the controller is the displacement of the measurement image acquired by the charged particle beam device, and the noise generated between the controller of the charged particle beam device and the column of the device or other controller is charged particles. This leads to blurring of the measurement image acquired by the beam device.
  • observation means capable of detecting and transmitting these two types of noise is mounted on each controller. Analyzes the frequency characteristics of normal mode noise and common mode noise obtained by the observation means, and calculates the fundamental frequency, harmonic frequency, and modulation noise frequency generated by the combination of the normal mode and common mode noise of each controller. I tried to do it. As a result, of the calculated frequencies, the same frequency as the peak frequency of the noise frequency characteristic superimposed on the measurement image can be specified as the noise source.
  • specification means of this invention to the electron gun of a charged particle beam apparatus is demonstrated.
  • FIG. 1 is an example of a diagram showing a charged particle beam apparatus main body 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • the charged particle beam device main body 100 changes the direction of the electron gun 1 that outputs the charged particle beam 3, the focusing lens 2 that focuses the charged particle beam 3, and the charged particle beam 3, and the position where the sample 5 is irradiated with the charged particle beam 3.
  • the deflection controller 11 to be controlled, the blanking controller 10, the objective lens 4 for refocusing the charged particle beam 3, the sample 5 as the measurement object, and the secondary charge emitted from the sample 5 irradiated with the charged particle beam 3.
  • a detector 7 for detecting the particles 6 is provided.
  • the configuration of the charged particle beam apparatus main body 100 described above is an example, and there are a plurality of types, the number, and installation locations of each lens and electron optical device depending on the design method of the electron optical system.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a charged particle beam apparatus system 500 in which the charged particle beam apparatus main body 100 shown in FIG. 1 and its control system unit 200 are combined, and a method for controlling the charged particle beam apparatus main body 100. .
  • the electron gun 1 of the charged particle beam apparatus main body 100 outputs a charged particle beam 3 based on the potential and current supplied from the electron gun power source 21 of the control system unit 200.
  • Each electron optical device such as a focusing lens 2, a blanking controller 10, a deflection controller 11, and an objective lens 4 for converging and deflecting the output charged particle beam, each controller 22 of the control unit 20 for giving a control signal.
  • -1,2-2 ... 22-N-1,22-N. .., 22-N-1, 22-N of the control unit 20 controls the respective electron optical devices in accordance with control signals input from the overall control unit 23. Output a signal.
  • the controller power supply unit 25 of the control system unit 200 supplies power necessary for the operation of the controllers 22-1, 22-2... 22-N-1, 22-N of the control unit 20.
  • each controller-1, 22-2,..., 22-N-1, 22-N requires different power supply voltage types. 1, 22-2... 22-N-1, 22-N, and the controller power supply units 25-1, 25-2. Supply.
  • the host PC 24 controls the entire charged particle beam apparatus main body 100, transmits control signals of each electron optical device to the overall control unit 23, and secondary charged particles emitted from the sample 5 irradiated with the charged particle beam 3. Based on the signal output from the detector 7 that has detected 6, an image processing unit 26 described later composes a measurement image and transmits it to the apparatus monitor 27.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining types of noise generated in the charged particle beam apparatus system 500 of FIG.
  • noise-1 and noise-2 An example of normal mode noise is shown as noise-1 and noise-2 in FIG.
  • the normal mode noise is noise closed by the respective controllers 22-1 and 22-2.
  • the noise source is a disturbance superposed on the inside of the controllers 22-1 and 22-2 or on a cable connected to the electron optical device, for example, between the electrodes of the electron optical devices such as the blanking controller 10 and the deflection controller 11. The position of the charged particle beam 3 applied to the sample 5 on the surface of the sample 5 is shifted.
  • Noise-3, Noise-4, and Noise-5 in Fig. 3 are examples of common mode noise.
  • the common mode noise is a fluctuation of the voltage generated between the controllers 22-1 and 22-2 and the column 8, that is, a fluctuation of the reference potential of each controller and the column.
  • the electron gun 1 outputs the charged particle beam 3 on the basis of the potential output from the electron gun power source 21, and the electron gun power source 21 generates an output potential on the basis of a grounding position 211 that is grounded. .
  • the controllers 22-1 and 22-2 of the control unit 20 operate on the basis of the potential supplied by the controller power supply unit 25 that supplies power, and the controller power supply unit 25 is connected to the ground position. 251 is grounded to earth.
  • the column 8 is also grounded at the ground position 81 to which the column 8 is connected.
  • the grounding positions 211, 251 and 81 are spatially separated from the size of the charged particle beam apparatus main body 100, disturbances and flowing return currents are different. Will shake.
  • the electrode 8 of the deflection controller 11 that is an electron optical device and the column 8 the focal length of the charged particle beam 3 changes due to the change in the electric field distribution and is detected by the detector 7.
  • the measurement image obtained from the generated signal is blurred.
  • normal mode noise and common mode noise differ in the type of image quality degradation given to the measurement image. Further, since the frequency component of the control signal applied from the controller power supply unit 25 is different for each electron optical device, the noise superimposed on the measurement image is not limited to the fundamental frequency component of these noises, but also the harmonic frequency and the modulated frequency. Will be included.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the noise specifying means according to the first embodiment of the present invention.
  • the noise specifying means includes observation transmitters 41-1, 41-2,... Mounted in the respective controllers 22-1, 22-2,. 41-N-1, 41-N, a monitor unit 42, an observation signal frequency conversion processing unit 43, a measurement image frequency conversion processing unit 44, and a frequency analysis / comparison processing unit 45.
  • the frequency conversion processing unit 43 of the observation signal, the frequency conversion processing unit 44 of the measurement image, and the frequency analysis / comparison processing unit 45 are incorporated in the host PC 24 as hardware or software.
  • Observation transmitters 41-1, 41-2,... 41-N-1, 41-N are mounted on controllers 22-1, 22-2,.
  • the normal mode noise and the reference potential are output to the monitor unit 42 as a normal signal and a common signal.
  • the monitor unit 42 receives normal signals and common signals output from the respective observation transmission units 41-1, 41-2,... 41-N-1, 41-N, and the frequency conversion processing unit 43 of the observation signals. Forward to.
  • the reference potential of the monitor unit 42 is grounded to the reference potential of the electron gun power source 21 at the grounding position 211, for example, the potential serving as a reference for the charged particle beam apparatus system 500 as a whole.
  • the observation signal frequency conversion processing unit 43 calculates the frequency components of the normal signal and the common signal of the input controllers 22-1 and 22-2,...
  • the frequency conversion processing unit 44 of the measurement image calculates a frequency component of noise to be superimposed from the measurement image output from the detector 7 by using a method as described in Patent Document 1, for example.
  • the frequency analysis / comparison processing unit 45 calculates the harmonics and modulation wave components of the frequency component having a peak based on the result of the frequency conversion processing unit 43 of the observation signal, and calculates the result of the frequency conversion processing unit 44 of the measurement image. Compare with the peak frequency component and output the matched frequency component as a result.
  • an image processing unit 26 is mounted inside the host PC 24.
  • the image processing unit 26 detects the secondary charged particles 6 output from the detector 7 and the controllers 22-1 to 22-2 of the control unit 20 from the overall control unit 23.
  • An image of the surface of the sample 5 is generated by receiving a signal for controlling an electron optical device such as the blanking controller 10 and the deflection controller 11 via N-1 and 2-N.
  • the image generated by the image processing unit 26 is stored in a storage unit (not shown) inside the host PC 24 and displayed on the screen of the apparatus monitor 27.
  • FIG. 5 shows the control unit 20 and the monitor unit 42 composed of the controllers 22-1... 22-N including the observation transmission units 41-1... 41-N according to the first embodiment. It is a figure explaining an example.
  • Observation transmitter 41 (observation transmitter 41-1,... 41-N is represented as observation transmitter 41) includes differential amplifier 51, amplifier 52, common choke filter 53, and termination resistor. 541.
  • the input terminals 511 and 512 of the differential amplifier 51 have reference potentials (GND-1) of the mounted controller 22 (the controller 22-1,..., 22-N is represented as the controller 22). )
  • GND-1 reference potentials
  • the controller 22-1,..., 22-N is represented as the controller 22.
  • an output signal to the electron optical device and the output terminal 513 is connected to the common choke filter 53 via the termination resistor 541.
  • the output of the common choke filter 53 is connected to the monitor unit 42 via cables 531 and 532.
  • the reference terminal (GND-1) of the mounted controller 22 is connected to the input terminal 521 of the amplifier 52 of the observation transmission unit 41, and the output of the amplifier 52 is sent to the monitor unit 42 via the termination resistor 542 and the cable 533. Connected.
  • the voltage signal between the output terminals 5301 and 5302 of the common choke filter 53 is a normal signal, and the output potential signal of the amplifier 52 is a common signal.
  • the monitor unit 42 includes an observation receiving unit 55-1... 55-N (hereinafter referred to as an observation receiving unit 55) and an AD conversion unit 59 including a plurality of AD converters. 55 is mounted on the monitor unit 42 in the same number as the controller 22.
  • the monitor unit 42 is grounded to a reference potential of the charged particle beam apparatus system 500 as a whole, for example, the reference potential GND of the electron gun power source 21.
  • the observation receiving unit 55 includes a differential amplifier 56, an amplifier 57, and input termination resistors 581 and 582.
  • the differential amplifier 56 receives normal signals output from the output terminals 5301 and 5302 of the common choke filter 53 of the observation transmission unit 41 and outputs the normal signals to the AD conversion unit 59.
  • the amplifier 57 detects a voltage between the common signal output from the amplifier 52 of the observation transmission unit 41 and the reference potential (GND) of the monitor unit 42 and outputs the voltage to the AD conversion unit 59.
  • the AD converter 59 converts the input signals of the differential amplifier 56 and the amplifier 57 into digital values, and then outputs them to the frequency conversion processing unit 43 of the observation signal.
  • FIG. 6 is a diagram showing a method for comparing the observation noise and the superimposed noise of the measurement image. This calculation process is executed by, for example, the frequency conversion processing unit 43 for the observation signal, the frequency conversion processing unit 44 for the measurement image, and the frequency analysis / comparison processing unit 45 inside the host PC 24.
  • step S61 the frequency conversion processing unit 43 of the observation signal calculates a difference between the differential signal P: 561 and the differential signal N: 562 that are output signals of the differential amplifier 56 to obtain a normal mode signal.
  • a single signal that is an output signal of the amplifier 57 is a common mode signal.
  • step S62 the normal mode signal and the common mode signal are frequency-converted using a technique such as FFT or wavelet transform, and the peak frequency components of the frequency characteristics of the normal mode signal and the common mode signal obtained in step S63 are stored.
  • Step S64 Steps S61 to S63 are executed for all the output signals of the observation receiving unit 55 mounted on the monitor unit 42.
  • FIG. 7 shows an example of the peak frequency characteristic obtained by the processing up to step S64.
  • the result of the peak frequency characteristic is the number 701 of the observation receiver 55 and the normal mode signal frequency characteristic 702.
  • the common mode signal frequency characteristics 703 are classified and stored.
  • the modulation frequency component is obtained by multiplying (mixing) the observed signals of two or more types of peak frequency components.
  • step S66 the frequency conversion processing unit 44 of the measurement image obtains the peak frequency of the disturbance frequency characteristic of the measurement image from the output signal of the detector 7 that has detected the secondary charged particles 6.
  • step S67 the high frequency component and the modulation wavelength frequency component calculated in the frequency conversion processing unit 43 of the observation signal in step S65, and the peak of the disturbance frequency characteristic obtained in the frequency conversion processing unit 44 of the measurement image in step S66.
  • the frequency data is input to the frequency analysis / comparison processing unit 45, and the high-frequency frequency component and the modulated wavelength frequency component are compared with the peak frequency of the disturbance frequency characteristic to obtain a matched frequency.
  • step S68 the matched frequency component, the number (55-1... 55-N) of the observation receiver having this frequency component, and the mode type are output to the device monitor 27.
  • step S69 It is displayed on the screen of the device monitor 27.
  • the types of modes are the types of normal mode signals and common mode signals, and their fundamental waves, harmonics, and modulated waves.
  • FIG. 8 shows an example of noise source characteristics results.
  • FIG. 8 shows an example in which a graph 810 showing the disturbance frequency characteristics of the measurement image and a list 820 of frequency comparison results are displayed on the screen 800.
  • the frequency comparison result list 820 includes the peak frequency components 821: F1 to F4 of noise to be superimposed on the measurement image, the controller number 822 matching the peak frequency component 821, the peak frequency 823 of the observation signal, and the mode type 824. Display in correspondence.
  • the present embodiment is not limited to that described above.
  • the information displayed in the frequency comparison result list 820 in FIG. 8 is directly displayed near the peak frequency in the frequency characteristic graph in FIG. May be.
  • a graph 810 indicating the disturbance frequency characteristics of the measurement image of FIG. 8 may be superimposed on each graph of FIG.
  • the information displayed in the frequency comparison result list 820 may be directly displayed near each peak frequency of the graph 810 indicating the disturbance frequency characteristics of the measurement image.
  • the graph 810 indicating the disturbance frequency characteristics of the image and the list 820 of the frequency comparison results are not displayed at the same time, but specified on the graph 810 indicating the disturbance frequency characteristics of the measurement image.
  • the information in the frequency comparison result list 820 corresponding to the frequency may be displayed individually.
  • the correspondence relationship between the noise frequency of the controller and the noise frequency superimposed on the measurement image can be specified, and by displaying it on the screen, the apparatus adjustment time can be determined. Shortening and improving maintainability.
  • noise sources can be identified, noise reduction measures and noise reduction results can be confirmed in a relatively short time, and the image obtained by processing by the image processing unit 26 is relatively clear with little noise. An image can be obtained.
  • three cables 531 to 533 are used for signal transmission between the observation transmission unit 41 and the observation reception unit 55. Since the monitor unit 42 on which the observation receiving unit 55 is mounted is grounded to the reference potential of the electron gun power source 21, the distance between the observation transmitting unit 41 and the observation receiving unit 55 is generally increased, and the three cables 531 to 531- The cable length of 533 becomes longer. As a result, as shown in FIG. 9, disturbance is easily superimposed on the cables 531 to 533, and the noise detection accuracy is deteriorated.
  • a means for detecting noise with high accuracy is provided by removing the disturbance superimposed on the cables 531 to 533.
  • the configuration of the control unit 20 and the monitor unit 42 in the present embodiment is the same as the configuration illustrated in FIG. 5 described in the first embodiment.
  • FIG. 10 shows the configuration of the host PC 241 in this embodiment corresponding to the host PC 24 described in the first embodiment.
  • the host PC 241 in this embodiment includes an observation signal frequency conversion processing unit 431, a measurement image frequency conversion processing unit 441, a frequency analysis / comparison processing unit 451, and an image processing unit 26.
  • FIG. 11 shows a method of removing the disturbance superimposed on the cables 531 to 533 and comparing the frequency components of the normal mode noise and common mode noise of each controller 22 with the noise frequency component superimposed on the measurement image in the first embodiment. Description will be made with the aid of the configuration shown in FIG. These processes are executed by the frequency conversion processing unit 431 for the observation signal, the frequency conversion processing unit 441 for the measurement image, and the frequency analysis / comparison processing unit 451 inside the host PC 241.
  • step S111 in the observation signal frequency conversion processing unit 431 corresponding to the observation signal frequency conversion processing unit 43 described in the first embodiment, a differential signal which is an output signal of the differential amplifier 56 shown in FIG. The difference between P: 561 and differential signal N: 562 is calculated to obtain a normal mode signal.
  • the normal signal is transmitted by cable as a differential signal
  • disturbances superimposed during transmission become common noise in cable transmission and can be eliminated by receiving differentially.
  • the disturbance signal is obtained by adding the differential signal P: 561 and the differential signal N: 562.
  • a single signal 571 that is an output signal of the amplifier 57 is set as a common mode signal.
  • the common mode signal is a signal in which a disturbance signal is superimposed on the common signal output by the observation transmission unit 41.
  • step S112 the frequency conversion processing unit 431 of the observation signal performs frequency conversion processing of the normal mode signal, the disturbance signal, and the common mode signal acquired in the previous step S111, and the frequency component of the disturbance signal from the frequency component of the common mode signal. By subtracting, the frequency characteristic of the common mode signal from which the disturbance signal is removed can be acquired.
  • step S113 to step 119 the noise frequency and detector of each controller 22 of the control unit 20 are executed by executing the same steps as steps S63 to S69 described in the first embodiment with reference to FIG.
  • the correspondence relationship with the noise frequency superimposed on the measurement image obtained by the detection signal from 7 can be specified.
  • step S111 the normal mode signal 124 having the characteristics shown in FIG. 12D is used as the normal mode signal, the disturbance signal 125 having the characteristics shown in FIG. 12E is used as the disturbance signal, and the common mode signal is shown in FIG. A common mode signal waveform 126 having characteristics is obtained.
  • the frequency component of the disturbance signal can be acquired from the disturbance noise 123 having the characteristics shown in FIG. 12C and the disturbance signal 125 having the characteristics shown in FIG. 12E. Further, it can be confirmed from the common mode signal waveform 126 having the characteristics shown in FIG. 12F that the disturbance signal 126-2 is superimposed on the common mode signal 126-1.
  • step S112 the disturbance signal 126-2 is removed from the common mode signal waveform 126 shown in FIG. 12F, and the disturbance-removed common mode signal waveform 127 as shown in FIG. 12G is obtained.
  • the disturbance signal 126-2 superimposed on the common mode signal 126-1 in FIG. 12F can be removed.
  • the disturbance signal superimposed on the cable can be removed and noise can be detected with high accuracy.
  • the correspondence between the noise frequency of the controller and the noise frequency superimposed on the measurement image can be specified without being disturbed by the disturbance signal, and displayed on the screen. Therefore, it is possible to shorten the device adjustment time and improve the maintainability.
  • noise source identification, noise reduction measures, and confirmation of noise reduction results can be performed accurately and in a relatively short time, and the image obtained by processing by the image processing unit 26 has less noise. A relatively clear image can be obtained.

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Abstract

計測画像に重畳するノイズ周波数成分の原因と成り得る荷電粒子ビーム装置のノイズ源を特定できるようにするために、ノイズ源に関する情報を抽出する手段を備えた荷電粒子ビーム装置において、ノイズ源に関する情報を抽出する手段を、荷電粒子ビーム装置の電子光学系を制御する制御部の制御信号を観測してこの観測した信号を出力する制御信号モニタ部と、この制御信号モニタ部から出力された信号の周波数変換処理を行う第１の周波数変換処理部と、電子光学系の検出器から出力される画像信号の周波数変換処理を行う第２の周波数変換処理部と、第１の周波数変換処理部の出力信号と第２の周波数変換処理部の画像信号とを受けて画像信号に存在する重畳ノイズのピーク周波数に対応するピーク周波数を有するノイズを発生させる制御部のノイズ源と画像信号の重畳ノイズのピーク周波数とを対応付ける周波数解析・比較処理部とを備えて構成した。

Description

荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法
　本発明は、荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法に関するものである。
　荷電粒子ビーム装置で取得する画像には、さまざまな要因でノイズ成分が含まれるために、解像度を上げて高品質な画像を取得する上での障害となる。この、画像のノイズ成分を低減することについて、例えば特許第５５３７４４８号公報（特許文献１）には、荷電粒子ビーム装置であって，計測画像から装置に重畳するノイズの周波数特性を取得する方法が開示されている。
　即ち、特許文献１の特許請求の範囲の請求項１には、「荷電粒子源と、当該荷電粒子源から放出されるビームを走査する偏向器と、試料から放出された荷電粒子に基づいて画像を形成する演算装置を備えた荷電粒子線装置において、前記演算装置は、前記偏向器が前記ビームを一次元的に複数回走査したときに得られる信号を、二次元的に展開して二次元像を形成し、当該二次元像のエッジを示す波形情報について、周波数解析を行うことを特徴とする荷電粒子線装置。」と記載されており、また、請求項７には、「請求項１において、前記演算装置は、前記二次元像のエッジを示す波形情報について、周波数解析を行い、当該周波数解析に基づいて検出されたノイズ成分を除去するように、前記偏向器を制御することを特徴とする荷電粒子線装置。」と記載されている。
特許第５５３７４４８号公報
　ところで，荷電粒子ビーム装置では，荷電粒子ビームを収束するレンズ，方向を制御する偏向制御器，観察対象の試料へ荷電粒子ビームの照射を切るブランキング制御器などの電子光学器，それぞれの電子光学器を制御する制御器が複数搭載される。
　当該制御器は，電界と磁界を操作することで荷電粒子ビームの焦点距離や照射方向を制御するが，制御器に重畳する電気ノイズにより，この焦点距離や照射方向が揺らぎ，結果として計測画像にぼけや位置ずれを発生させ，画質を劣化させる要因となる。従って，高画質の計測画像を得るためには，ノイズの低減が必須となる。特許文献１では，上記課題を鑑みて，計測画像から重畳するノイズの周波数成分を取得する方法を開示している。
　しかし，特許文献１の手法では，ノイズの周波数成分が得られるのみであり，また、装置の電子光学系に起因するノイズ源のうち偏向器を調整してノイズ対策を行うことが記載されているだけであって、電子光学系における複数の候補の中からノイズ源を特定し，その対策を行うことについては配慮されていない。
　また，複数の制御器のそれぞれのノイズが荷電粒子ビームに揺らぎを与えている場合，それぞれのノイズの変調成分が計測画像のノイズ周波数成分となるため，ノイズ源の特定と対策に多くの時間が必要となる。
　更に，装置１台１台でノイズ周波数成分が異なる場合があるため１台毎に実施する必要がある。これにより，荷電粒子ビーム装置の製造後の調整の長時間化，更にメンテナンス性の低下の原因となっている。
　そこで本発明では，上記した従来技術の課題を解決して、計測画像に重畳するノイズ周波数成分の原因と成り得る荷電粒子ビーム装置の部位を明示できるノイズ特定手段を備えた荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法を提供する。
　上記した課題を解決するために、本発明では、ノイズ源に関する情報を抽出する手段を備えた荷電粒子ビーム装置において、ノイズ源に関する情報を抽出する手段を、荷電粒子ビーム装置の電子光学系を制御する制御部の制御信号を観測してこの観測した信号を出力する制御信号モニタ部と、この制御信号モニタ部から出力された信号の周波数変換処理を行う第１の周波数変換処理部と、荷電粒子ビーム装置の電子光学系の検出器から出力される画像信号の周波数変換処理を行う第２の周波数変換処理部と、第１の周波数変換処理部の出力信号と第２の周波数変換処理部の画像信号とを受けて画像信号に存在する重畳ノイズのピーク周波数に対応するピーク周波数を有するノイズを発生させる制御部のノイズ源と画像信号の重畳ノイズのピーク周波数とを対応付ける周波数解析・比較処理部とを備えて構成した。
　また、上記した課題を解決するために、本発明では、荷電粒子ビーム装置のノイズ源に関する情報を抽出する方法において、荷電粒子ビーム装置の電子光学系を制御する制御部の制御信号を観測し、観察して得られた信号に対して第１の周波数変換処理部で周波数変換処理を行い、荷電粒子ビーム装置の電子光学系の検出器から出力される画像信号を第２の周波数変換処理部で周波数変換処理を行い、第１の周波数変換処理部で周波数変換処理を行った結果と第２の周波数変換処理部で周波数変換処理を行った結果とを受けて周波数解析・比較処理部で画像信号に存在する重畳ノイズのピーク周波数に対応するピーク周波数を有するノイズを発生させる前記制御部のノイズ源と前記画像信号の重畳ノイズのピーク周波数とを対応付けるようにした。
　本発明によれば，制御器のノイズと計測画像に重畳するノイズ周波数との対応を表示することで，装置調整時間の短縮とメンテナンス性の向上を図れ，また装置の機差を確認することができる。　
　上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の第１の実施例に係る荷電粒子ビーム装置本体の概略の構成を示したブロック図である。 本発明の第１の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムの概略の構成を示したブロック図である。 本発明の第１の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて発生するノイズの種類の一例を説明する荷電粒子ビーム装置システムの概略構成図である。 本発明の第１の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおける制御部とモニタ部の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおけるノイズ特定手段の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例に係るノイズ発生源を特定するための処理の流れを示すフロー図である。 本発明の第１の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて各観測受信部におけるノーマルモード信号周波数特性のグラフとコモンモード信号周波数特性のグラフとの関係を示す図である。 本発明の第１の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおけるノイズ源特性結果の一例を示した表示画面の正面図である。 本発明の第２の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて観測送信部と観測受信部とを結ぶ信号線に外乱信号が載る状態を示す観測送信部と観測受信部とのブロック図である。 本発明の第２の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおけるホストＰＣの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例に係るノイズ発生源を特定するための処理の流れを示すフロー図である。 本発明の第２の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて、制御器に印加するコモンモードノイズ波形を示すグラフである。 本発明の第２の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて、制御器に印加するノーマルモードノイズ波形を示すグラフである。 本発明の第２の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて、制御器に印加する外乱ノイズ波形を示すグラフである。 本発明の第２の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて、図１１に示したフロー図のステップＳ１１１で得られるノーマルモード検出信号波形を示すグラフである。 本発明の第２の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて、図１１に示したフロー図のステップＳ１１１で得られる外乱信号波形を示すグラフである。 本発明の第２の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて、図１１に示したフロー図のステップＳ１１１で得られるコモンモード検出信号波形を示すグラフである。 本発明の第２の実施例に係る荷電粒子ビーム装置システムにおいて、図１１に示したフロー図のステップＳ１１２で得られる外乱除去したコモンモード検出信号波形を示すグラフである。
　荷電粒子ビーム装置は、半導体ウェハの測長やパタン検査として広く利用されている。
近年，半導体プロセスの微細化にともない計測画像の高分解能化が必須であり，荷電粒子ビームを生成，収束，偏向操作する電子光学器のノイズ低減が求められている。
　一方，電子光学器を制御する制御器にはノイズが存在し，このノイズに起因して荷電粒子ビームの焦点や操作位置にずれが発生し，計測画像を劣化させる要因となっている。このノイズの特性は，制御器の搭載位置や電子光学器との結線方法，アース接地方法などに依存する。加えて，荷電粒子ビーム装置には，複数の制御器が搭載されるが，各制御器の間の干渉でもノイズの特性が変化する。
　このため，ノイズ起因の計測画像劣化が発生した場合，ノイズ源の特定と対策に多くの時間を費やすこととなり，荷電粒子ビーム装置の製造後の調整の長時間化，更にメンテナンス性の低下の原因となっている。このため，計測画像の画質を劣化させているノイズ源を短期間に特定できる手段が求められている。
　本発明は、ノイズ特定手段を備えた荷電粒子ビーム装置に関するものである。本発明に係るノイズ特定手段で対象とするノイズは、制御器のノイズが制御器内で発生するノイズと，制御器と装置のカラムや他の制御器との間に発生するノイズの２種類であり，制御器内で発生するノイズが、荷電粒子ビーム装置で取得する計測画像の位置ずれ，荷電粒子ビーム装置の制御器と装置のカラムや他の制御器との間に発生するノイズが荷電粒子ビーム装置で取得する計測画像のボケに繋がる。
　本発明では、この２種類のノイズが制御器のノーマルモードノイズと，コモンモードノイズであることに着目し，この２種類のノイズを検出・送信可能な観測手段を各制御器に搭載した。観測手段で得られたノーマルモードノイズとコモンモードノイズの周波数特性を解析し，基本周波数，高調波周波数，およびそれぞれの制御器のノーマルモード， コモンモードノイズの組み合わせで発生する変調ノイズの周波数を計算するようにした。 これにより、計算結果の周波数の内で，計測画像に重畳するノイズ周波数特性のピーク周波数と同じ周波数がノイズ源として特定できるようにした。　
　以下では、本発明のノイズ特定手段を、荷電粒子ビーム装置の電子銃に適用した例について説明する。
　本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
　図１は、本発明の第１の実施例に係る荷電粒子ビーム装置本体１００を示した図の一例である。荷電粒子ビーム装置本体１００は荷電粒子ビーム３を出力する電子銃１、荷電粒子ビーム３を集束する集束レンズ２、荷電粒子ビーム３の方向を変え、荷電粒子ビーム３を試料５に照射する位置を制御する偏向制御器１１、ブランキング制御器１０、荷電粒子ビーム３を再び集束させる対物レンズ４、測定対象物である試料５、荷電粒子ビーム３が照射された試料５から放出された２次荷電粒子６を検出する検出器７を備えて構成される。ここで，上記の荷電粒子ビーム装置本体１００の構成は一例であり，各レンズや電子光学器の種類や個数，設置箇所は電子光学系の設計手法によって複数存在する。
　図２は，図１に示した荷電粒子ビーム装置本体１００とその制御システム部２００とを組み合わせた荷電粒子ビーム装置システム５００の構成と、荷電粒子ビーム装置本体１００の制御方法を説明する図である。
　荷電粒子ビーム装置本体１００の電子銃１は、制御システム部２００の電子銃電源２１から供給される電位と電流を基に荷電粒子ビーム３を出力する。出力された荷電粒子ビームを収束，偏向操作する集束レンズ２、ブランキング制御器１０、偏向制御器１１、対物レンズ４などの各電子光学器はそれぞれ制御信号を与える制御部２０の各制御器２２－１，２２－２・・・２２－Ｎ－１，２２－Ｎと接続される。制御部２０の各制御器２２－１，２２－２・・・２２－Ｎ－１，２２－Ｎは，全体制御部２３から入力される制御信号に応じて，それぞれの電子光学器を制御する信号を出力する。
　制御システム部２００の制御器電源部２５は，制御部２０の各制御器２２－１，２２－２・・・２２－Ｎ－１，２２－Ｎが動作に必要な電力を与える。一般的に各制御器－１，２２－２・・・２２－Ｎ－１，２２－Ｎが必要とする電源電圧種はそれぞれ異なることから、制御器電源部２５では，それぞれの制御器２２－１，２２－２・・・２２－Ｎ－１，２２－Ｎ毎に制御器電源部２５－１，２５－２・・・２５－Ｎ－１，２５－Ｎでそれぞれ電圧を生成し，電力を供給する。
　ホストＰＣ２４は，荷電粒子ビーム装置本体１００全体を制御しており，全体制御部２３へ各電子光学器の制御信号を送信，荷電粒子ビーム３が照射された試料５から放出された２次荷電粒子６を検出した検出器７から出力される信号を元に後述する画像処理部２６で計測画像を構成し，装置モニタ２７へ送信する。
　図３は，図２の荷電粒子ビーム装置システム５００で発生するノイズの種類を説明する図である。荷電粒子ビーム装置システム５００で発生するノイズの種類には，ノーマルモードノイズとコモンモードノイズの２種類がある。
　ノーマルモードノイズの一例を図３のノイズ‐１とノイズ‐２として示す。ノーマルモードノイズは，それぞれの制御器２２－１，２２－２で閉じたノイズである。ノイズ源は制御器２２－１，２２－２の内部や電子光学器と接続するケーブルに重畳する外乱などであり，例えば，ブランキング制御器１０や偏向制御器１１などの電子光学器の電極間の電圧を揺らすことで、試料５に照射される荷電粒子ビーム３の試料５の表面上での位置ずれを発生させる。
　図３のノイズ‐３，ノイズ‐４，ノイズ‐５は，コモンモードノイズの一例である。コモンモードノイズは，各制御器２２－１，２２－２の間やカラム８との間に発生する電圧の揺れであり，つまり，各制御器やカラムの基準電位の揺れである。電子銃１は電子銃電源２１が出力する電位を基準にして荷電粒子ビーム３を出力しており，電子銃電源２１は接地（アース）される接地位置２１１を基準に出力電位を生成している。
　一方，制御部２０の制御器２２－１，２２－２は、電力を供給してくる制御器電源部２５が与える電位を基準に動作しており，制御器電源部２５は接続される接地位置２５１でアースに接地されている。またカラム８も接続された接地位置８１でアースに接地されている。
　ここで，荷電粒子ビーム装置本体１００のサイズから前記それぞれの接地位置２１１，２５１，８１は空間的に距離が離れているため，外乱や流れるリターン電流が異なるため，別々の周波数成分とレベルで電位が揺れることになる。例えば，電子光学器である偏向制御器１１の電極とカラム８との間にコモンモードノイズがある場合，電界分布が変化することで荷電粒子ビーム３の焦点距離が変化し，検出器７で検出された信号から得られる計測画像にぼけを発生させる。
　上記説明した通り，ノーマルモードノイズとコモンモードノイズは計測画像に与える画質劣化の種類が異なる。また，電子光学器毎に制御器電源部２５から印加される制御信号の周波数成分が異なるため、計測画像に重畳するノイズは，これらノイズの基本周波数成分の他に高調波周波数や変調された周波数が含まれることになる。
　図４は，本発明の第１の実施例に係るノイズ特定手段を説明する図である。ノイズ特定手段は，制御部２０のそれぞれの制御器２２－１，２２－２、・・・２２－Ｎ－１，２－Ｎに搭載した観測送信部４１－１，４１－２、・・・４１－Ｎ－１，４１－Ｎ，モニタ部４２，観測信号の周波数変換処理部４３，計測画像の周波数変換処理部４４，周波数解析・比較処理部４５を備えて構成される。観測信号の周波数変換処理部４３と計測画像の周波数変換処理部４４及び周波数解析・比較処理部４５は、ホストＰＣ２４の内部にハード、又はソフトとして組み込まれている。
　観測送信部４１－１，４１－２、・・・４１－Ｎ－１，４１－Ｎは，搭載された制御器２２－１，２２－２、・・・２２－Ｎ－１，２－Ｎのノーマルモードノイズと基準電位を，ノーマル信号，コモン信号としてモニタ部４２に出力する。
　モニタ部４２は，各観測送信部４１－１，４１－２、・・・４１－Ｎ－１，４１－Ｎから出力されるノーマル信号とコモン信号を受信し，観測信号の周波数変換処理部４３に転送する。ここで，モニタ部４２の基準電位は荷電粒子ビーム装置システム５００全体の基準となる電位，例えば接地位置２１１で電子銃電源２１の基準電位に接地する。
　観測信号の周波数変換処理部４３は、入力される各制御器２２－１，２２－２、・・・２２－Ｎ－１，２－Ｎのノーマル信号とコモン信号の周波数成分を計算する。
　一方，計測画像の周波数変換処理部４４は，例えば特許文献１に記載されているような手法を用いて、検出器７から出力された計測画像から重畳するノイズの周波数成分を計算する。
　周波数解析・比較処理部４５は，観測信号の周波数変換処理部４３の結果を元に，ピークをもつ周波数成分の高調波と変調波成分を計算し，計測画像の周波数変換処理部４４の結果のピーク周波数成分と比較し，一致した周波数成分を結果として出力する。
　また、ホストＰＣ２４の内部には、画像処理部２６が搭載されている。画像処理部２６は、検出器７から出力された２次荷電粒子６を検出した信号と、全体制御部２３から制御部２０のそれぞれの制御器２２－１，２２－２、・・・２２－Ｎ－１，２－Ｎを介してブランキング制御器１０や偏向制御器１１などの電子光学器を制御する信号を受けて、試料５の表面の画像を生成する。画像処理部２６で生成した画像は、ホストＰＣ２４の内部の図示していない記憶手段に記憶されると共に、装置モニタ２７の画面上に表示される。
　図５は，第１の実施例に係る観測送信部４１－１・・・４１－Ｎを備えた制御器２２－１・・・２２－Ｎ，で構成される制御部２０とモニタ部４２の一例を説明する図である。
　観測送信部４１（観測送信部４１－１・・・４１－Ｎを代表して、観測送信部４１と記載する）は，差動アンプ５１と，アンプ５２と，コモンチョークフィルタ５３と，終端抵抗５４１から構成される。差動アンプ５１の入力端子５１１と５１２には，搭載される制御器２２（制御器２２－１・・・２２－Ｎを代表して、制御器２２と記載する）の基準電位（ＧＮＤ－１）と，電子光学器への出力信号を接続し，出力端子５１３は終端抵抗５４１を介してコモンチョークフィルタ５３が接続される。コモンチョークフィルタ５３の出力はケーブル５３１，５３２を介してモニタ部４２に接続される。
　観測送信部４１のアンプ５２の入力端子５２１には，搭載される制御器２２の基準電位（ＧＮＤ－１）が接続され，アンプ５２の出力は終端抵抗５４２とケーブル５３３を介してモニタ部４２に接続される。
　この構成により，コモンチョークフィルタ５３の出力端子５３０１と５３０２の間の電圧信号がノーマル信号，アンプ５２の出力電位信号がコモン信号となる。
　モニタ部４２は，観測受信部５５－１・・・５５－Ｎ（以下、観測受信部５５と記す）と，複数のＡＤ変換器を備えたＡＤ変換部５９を備えて構成され，観測受信部５５は制御器２２と同じ数だけモニタ部４２に搭載される。また，モニタ部４２は，荷電粒子ビーム装置システム５００全体の基準となる電位，例えば電子銃電源２１の基準電位ＧＮＤに接地する。
　観測受信部５５は，差動アンプ５６とアンプ５７と入力終端抵抗５８１，５８２を備えている。差動アンプ５６は，観測送信部４１のコモンチョークフィルタ５３の出力端子５３０１と５３０２から出力されるノーマル信号を受信し，ＡＤ変換部５９へ出力する。
　アンプ５７は観測送信部４１のアンプ５２から出力されるコモン信号とモニタ部４２の基準電位（ＧＮＤ）との間の電圧を検出し，ＡＤ変換部５９へ出力する。ＡＤ変換部５９は入力される差動アンプ５６とアンプ５７の出力信号をそれぞれデジタル値に変換後，観測信号の周波数変換処理部４３に出力する。
　図６は，観測ノイズと計測画像の重畳ノイズの比較方法を示した図である。本演算処理は，例えばホストＰＣ２４の内部の観測信号の周波数変換処理部４３と計測画像の周波数変換処理部４４及び周波数解析・比較処理部４５で実行される。
　先ず、ステップＳ６１で，観測信号の周波数変換処理部４３において、差動アンプ５６の出力信号である差動信号Ｐ：５６１と差動信号Ｎ：５６２を差分演算し，ノーマルモード信号とする。また，アンプ５７の出力信号である単信号をコモンモード信号とする。
　ステップＳ６２で、ＦＦＴまたはウェーブレット変換などの手法を用いてノーマルモード信号とコモンモード信号を周波数変換し，ステップＳ６３で得られたノーマルモード信号とコモンモード信号の周波数特性のピーク周波数成分を保存する。
　ステップＳ６４でモニタ部４２に搭載される観測受信部５５の出力信号の全てに対してステップＳ６１～Ｓ６３を実行させる。
　図７に、ステップＳ６４までの処理で得られるピーク周波数特性の一例を示す。図７のピーク周波数成分（Ｆｒｅｑ．）とその信号強度（ＤＢ）の関係を示す各グラフに示すように、ピーク周波数特性の結果は、観測受信部５５の番号７０１とノーマルモード信号周波数特性７０２，コモンモード信号周波数特性７０３毎に分類して保存する。
　ステップＳ６５で保存したＦ１ｎ １、Ｆ１ｎ ２，Ｆ１ｃ １，Ｆ１ｃ ２、・・・などの全てのピーク周波数成分から発生する高調波周波数成分と変調波周波数成分を算出する。ここで、変調周波数成分は、観測した２種類以上のピーク周波数成分の信号を乗算演算（混合演算）することにより求められる。
　一方、ステップＳ６６で、計測画像の周波数変換処理部４４において、２次荷電粒子６を検出した検出器７の出力信号から、計測画像の擾乱周波数特性のピーク周波数を求める。
　次に、ステップＳ６７において、ステップＳ６５で観測信号の周波数変換処理部４３において算出した高周波周波数成分と変調波長周波数成分と、ステップＳ６６で計測画像の周波数変換処理部４４において求めた擾乱周波数特性のピーク周波数のデータとをそれぞれ周波数解析・比較処理部４５に入力し、高周波周波数成分と変調波長周波数成分とを擾乱周波数特性のピーク周波数と比較して、一致した周波数を求める。
　次に、ステップＳ６８において、一致した周波数成分と，この周波数成分を有する観測受信部の番号（５５－１・・・５５－Ｎ）とモードの種類を装置モニタ２７に出力し、ステップＳ６９で、装置モニタ２７の画面上に表示する。ここで，モードの種類は，ノーマルモード信号とコモンモード信号の種類や，その基本波，高調波，変調波のことである。
　図８にノイズ源特性結果の一例を示す。図８には、計測画像の擾乱周波数特性を示すグラフ８１０と周波数比較結果の一覧８２０とを画面８００上に表示した例を示す。周波数比較結果の一覧８２０には、計測画像に重畳するノイズのピーク周波数成分８２１：Ｆ１～Ｆ４と，このピーク周波数成分８２１に一致した制御器番号８２２，観測信号のピーク周波数８２３，モード種類８２４を対応させて表示する。
　本実施例は、上記に説明したものに限定されるものではなく、例えば図７の周波数特性のグラフのピーク周波数の近くに、図８の周波数比較結果の一覧８２０に表示した情報を直接表示しても良い。また、図７の各グラフに図８の計測画像の擾乱周波数特性を示すグラフ８１０を重ねて表示しても良い。
　また、図８に示した画面８００上で、計測画像の擾乱周波数特性を示すグラフ８１０の各ピーク周波数の近くに周波数比較結果の一覧８２０に表示した情報を直接表示しても良い。
　更に、図８に示した画面８００上に、画像の擾乱周波数特性を示すグラフ８１０と周波数比較結果の一覧８２０とを同時に表示するのではなく、計測画像の擾乱周波数特性を示すグラフ８１０上で指定した周波数に対応する周波数比較結果の一覧８２０の情報を個別に表示するようにしても良い。
　以上から、本実施例によれば，制御器のノイズ周波数と計測画像に重畳するノイズ周波数との対応関係を特定することができるようになり、それを画面上に表示することで，装置調整時間の短縮とメンテナンス性の向上を達成できる。
　その結果、ノイズ源の特定とノイズ削減の対策及びノイズ削減結果の確認を比較的短時間で実施することが出来、画像処理部２６で処理して得られる画像は、ノイズが少ない比較的鮮明な画像を得ることが出来る。
　第１の実施例では、図５に示したように、観測送信部４１と観測受信部５５の間の信号伝送には３本のケーブル５３１～５３３を使用している。観測受信部５５が搭載されるモニタ部４２は，電子銃電源２１の基準電位に接地するため，一般的に観測送信部４１と観測受信部５５の間の距離が離れ，３本のケーブル５３１～５３３のケーブル長は長くなる。これにより，図９に示すように，ケーブル５３１～５３３に外乱が重畳しやすくなりノイズの検出精度が劣化する。
　本実施例では，ケーブル５３１～５３３に重畳した外乱を除去することで，高精度にノイズを検出する手段を提供する。本実施例における制御部２０とモニタ部４２の構成は、実施例１で説明した図５に示した構成と同じである。
　実施例１で説明したホストＰＣ２４に対応する本実施例におけるホストＰＣ２４１の構成を図１０に示す。本実施例におけるホストＰＣ２４１は、観測信号の周波数変換処理部４３１と、計測画像の周波数変換処理部４４１と、周波数解析・比較処理部４５１と、画像処理部２６を備えている。
　図１１に，ケーブル５３１～５３３に重畳した外乱を除去し，各制御器２２のノーマルモードノイズ，コモンモードノイズの周波数成分と計測画像に重畳したノイズ周波数成分を比較する方法を、実施例１の図５に示した構成を援用して説明する。これらの処理は、ホストＰＣ２４１内部の観測信号の周波数変換処理部４３１と、計測画像の周波数変換処理部４４１と、周波数解析・比較処理部４５１とで実行される。
　先ず、ステップＳ１１１で，実施例１で説明した観測信号の周波数変換処理部４３に対応する観測信号の周波数変換処理部４３１において、図５に示した差動アンプ５６の出力信号である差動信号Ｐ：５６１と差動信号Ｎ：５６２を差分演算し，ノーマルモード信号とする。
　ここで，ノーマル信号は差動信号としてケーブル伝送されるため，伝送途中で重畳する外乱はケーブル伝送上，コモンノイズとなるため，差動で受信することで除去することができる。また，同様の理由から差動信号Ｐ：５６１と差動信号Ｎ：５６２を加算演算して外乱信号を取得する。加えて，アンプ５７の出力信号である単信号５７１をコモンモード信号とする。このコモンモード信号には，観測送信部４１が出力したコモン信号に外乱信号が重畳した信号になる。
　ステップＳ１１２で，観測信号の周波数変換処理部４３１において、前ステップＳ１１１で取得したノーマルモード信号と外乱信号とコモンモード信号の周波数変換処理を実施し，コモンモード信号の周波数成分から外乱信号の周波数成分を差し引くことで，外乱信号を除去したコモンモード信号の周波数特性を取得することができる。
　以降，ステップＳ１１３からステップ１１９までは、実施例１で図６を用いて説明したステップＳ６３からステップＳ６９までと同様のステップを実行することで制御部２０の各制御器２２のノイズ周波数と検出器７からの検出信号により得られる計測画像に重畳するノイズ周波数との対応関係を特定することができる。
　図１２Ａ乃至図１２Ｇに，ステップＳ１１１とＳ１１２の処理を解析した結果を示す。本解析では，制御器２２に図１２Ａに示すような特性を有するコモンモードノイズ１２１と、図１２Ｂに示すような特性を有するノーマルモードノイズ１２２を印加し，観測送信部４１で両ノイズ特性を送信し，ケーブル５３１～５３３上で図１２Ｃに示すような特性を有する外乱ノイズ１２３を重畳させている。
　このときステップＳ１１１では、ノーマルモード信号として、図１２Ｄに示した特性を有するノーマルモード信号１２４，外乱信号として、図１２Ｅに示した特性を有する外乱信号１２５，コモンモード信号として、図１２Ｆに示した特性を有するコモンモード信号波形１２６が得られる。
　図１２Ｂに示したような特性を有するノーマルモードノイズ１２２と図１２Ｄに示したような特性を有するノーマルモード信号１２４から、ノーマルモード信号は外乱に影響されず観測できることが確認できる。
　また，図１２Ｃの特性を有する外乱ノイズ１２３と図１２Ｅに示したような特性を有する外乱信号１２５から、外乱信号の周波数成分を取得できる。また、図１２Ｆに示すような特性を有するコモンモード信号波形１２６から、コモンモード信号１２６－１に外乱信号１２６－２が重畳していることを確認できる。
　次に，ステップＳ１１２を実行することにより、図１２Ｆに示したコモンモード信号波形１２６から外乱信号１２６－２を除去して、図１２Ｇに示したような外乱除去したコモンモード信号波形１２７を得ることにより、図１２Ｆでコモンモード信号１２６－１に重畳していた外乱信号１２６－２を除去できていることを確認できる。
　以上から，ケーブルに重畳した外乱信号を除去し，高精度にノイズを検出することができる。
　本実施例によれば、制御器のノイズ周波数と計測画像に重畳するノイズ周波数との対応関係を外乱信号に乱されること無く特定することができるようになり、それを画面上に表示することで，装置調整時間の短縮とメンテナンス性の向上を達成できる。
　その結果、ノイズ源の特定とノイズ削減の対策及びノイズ削減結果の確認を正確に、かつ比較的短時間で実施することが出来、画像処理部２６で処理して得られる画像は、ノイズが少ない比較的鮮明な画像を得ることが出来る。
　１・・・電子銃　　２・・・集束レンズ　　３・・・荷電粒子ビーム　　４・・・対物レンズ　　５・・・試料　　６・・・２次荷電粒子　　７・・・検出器　　８・・・カラム　　１０・・・ブランキング制御器　　１１・・・偏向制御器　　２０・・・制御部　　２１・・・電子銃電源　　２２・・・制御器　　２３・・・全体制御部　　２４，２４１・・・ホストＰＣ　　２５・・・制御器電源部　　２６・・・画像処理部　　２７・・・装置モニタ　　４１・・・観測送信部　　４２・・・モニタ部　　４３，４３１・・・観測信号の周波数変換処理部　４４，４４１・・・計測画像の周波数変換処理部　　４５，４５１・・・周波数解析・比較処理部　　５１，５６・・・差動アンプ　　５２，５７・・・アンプ　　５３・・・コモンチョークフィルタ　　５５・・・観測受信部　　５９・・・ＡＤ変換部　　１００・・・荷電粒子ビーム装置本体　　２００・・・制御システム部　　５００・・・荷電粒子ビーム装置システム。

Claims (10)

  1. 　ノイズ源に関する情報を抽出する手段を備えた荷電粒子ビーム装置であって、
    　前記ノイズ源に関する情報を抽出する手段は、
    　前記荷電粒子ビーム装置の電子光学系を制御する制御部の制御信号を観測し前記観測した信号を出力する制御信号モニタ部と、
    　前記制御信号モニタ部から出力された信号の周波数変換処理を行う第１の周波数変換処理部と、
    　前記荷電粒子ビーム装置の電子光学系の検出器から出力される画像信号の周波数変換処理を行う第２の周波数変換処理部と、
    　前記第１の周波数変換処理部の出力信号と前記第２の周波数変換処理部の画像信号とを受けて前記画像信号に存在する重畳ノイズのピーク周波数に対応するピーク周波数を有するノイズを発生させる前記制御部のノイズ源と前記画像信号の重畳ノイズのピーク周波数とを対応付ける周波数解析・比較処理部と
    を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
  2. 　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、前記制御信号モニタ部は、前記荷電粒子ビーム装置の電子光学系を制御する制御部の制御信号を観測して前記観測した信号を送信する観測送信部と、前記観測送信部から出力された前記制御部の制御信号を観測した信号を受けて前記第１の周波数変換処理部へ出力する観測受信部とを備えていることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
  3. 　請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置であって、前記制御信号モニタ部は、前記観測送信部と前記観測受信部とを、前記荷電粒子ビーム装置の電子光学系を制御する前記制御部ごとに備えていることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
  4. 　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、前記周波数解析・比較処理部で前記制御部のノイズ源と前記画像信号に存在する重畳ノイズとを対応付けた結果を画面上に表示する出力部を更に備え、前記出力部は前記画面上に前記画像信号の重畳ノイズのピーク周波数と前記電子光学系を制御する制御部を特定する情報とを対応付けて表示することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
  5. 　請求項４に記載の荷電粒子ビーム装置であって、前記出力部は、前記画面上に、前記制御部のノイズ源から発生する前記画像信号に存在する重畳ノイズのピーク周波数に対応するピーク周波数を有するノイズのモード種類に関する情報を表示することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
  6. 　荷電粒子ビーム装置のノイズ源に関する情報を抽出する方法であって、
    　前記荷電粒子ビーム装置の電子光学系を制御する制御部の制御信号を観測し、
    　前記観測して得られた信号に対して第１の周波数変換処理部で周波数変換処理を行い、
    　前記荷電粒子ビーム装置の電子光学系の検出器から出力される画像信号を第２の周波数変換処理部で周波数変換処理を行い、
    　前記第１の周波数変換処理部で周波数変換処理を行った結果と前記第２の周波数変換処理部で周波数変換処理を行った結果とを受けて周波数解析・比較処理部で前記画像信号に存在する重畳ノイズのピーク周波数に対応するピーク周波数を有するノイズを発生させる前記制御部のノイズ源と前記画像信号の重畳ノイズのピーク周波数とを対応付ける
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法。
  7. 　請求項６に記載の荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法であって、前記制御部の制御信号を観測することを、前記荷電粒子ビーム装置の電子光学系を制御する前記制御部の制御信号を観測送信部で観測して前記観測した信号を送信し、前記観測送信部から送信された前記制御部の制御信号を観測した信号を観測受信部で受けて前記第１の周波数変換処理部へ出力することにより行うことを特徴とする荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法。
  8. 　請求項７に記載の荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法であって、前記制御部の制御信号を観測することを、前記荷電粒子ビーム装置の電子光学系を制御する前記制御部ごとに行うことを特徴とする荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法。
  9. 　請求項６に記載の荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法であって、前記周波数解析・比較処理部で前記制御部のノイズ源と前記画像信号の重畳ノイズとを対応付けた結果を、前記画像信号の重畳ノイズの周波数特性と前記電子光学系を制御する制御部を特定する情報とを対応付けて画面上に表示することを特徴とする荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法。
  10. 　請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法であって、前記画面上に、前記制御部のノイズ源から発生する前記画像信号に存在する重畳ノイズのピーク周波数に対応するピーク周波数を有するノイズのモード種類に関する情報を表示することを特徴とする荷電粒子ビーム装置のノイズ源特定方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11154481A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Fujitsu Ltd 電子ビーム装置及びその調整方法
JP2009302014A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Hitachi High-Technologies Corp 電子顕微鏡、観察試料、電子顕微鏡の試料台および半導体ウェハ
JP2012049045A (ja) * 2010-08-30 2012-03-08 Hitachi High-Technologies Corp 計測または検査装置およびそれを用いた計測または検査方法
WO2012099190A1 (ja) * 2011-01-21 2012-07-26 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置、及び画像解析装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11154481A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Fujitsu Ltd 電子ビーム装置及びその調整方法
JP2009302014A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Hitachi High-Technologies Corp 電子顕微鏡、観察試料、電子顕微鏡の試料台および半導体ウェハ
JP2012049045A (ja) * 2010-08-30 2012-03-08 Hitachi High-Technologies Corp 計測または検査装置およびそれを用いた計測または検査方法
WO2012099190A1 (ja) * 2011-01-21 2012-07-26 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置、及び画像解析装置

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