JP2024001445A - 荷電粒子線装置、及び撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】穴や溝の観察に必要な任意の帯電をパターンに付与する。【解決手段】試料室14に配置された観察対象である試料6に電子線2を照射する荷電粒子線装置100であって、この荷電粒子線装置100は、バイアス電圧を印加可能であって、試料6のパターンの側壁に帯電を付与する荷電粒子を含むプラズマを生成するプラズマ生成装置11と、プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を試料のパターンに導くガイド12と、を備える。【選択図】図1
Description
本開示は、荷電粒子線装置、及び撮像方法に関する。
半導体パターンの微細化及び高集積化に伴って、半導体パターンの僅かな形状差がデバイスの動作特性に影響を及ぼすようになり、半導体パターンの形状管理のニーズが高まっている。そのため、半導体パターンの検査や計測に用いられる走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)には、高感度、及び高精度が従来に増して求められるようになっている。
近年、3D-NANDメモリのような3次元方向にデバイスを積み上げる構造が開発されている。このようなデバイスにおいては、穴や溝の検査が必要となるが、電子顕微鏡で観察した際には、穴や溝の深い箇所の電子を検出することができないという課題がある。単一の絶縁膜から成る穴や溝においては、穴や溝の表面(上部)に正の帯電を形成することで、穴や溝の電子を引き上げることができる。一方で、3D-NANDのような多層デバイスにおいては、層間に導体膜が挟み込まれることで、穴や溝の上部に帯電を設定したとしても、電界が穴や溝の深い箇所まで届かない。このため、単一膜のように穴や溝の電子の引き上げができず、穴や溝の検査が困難となる。
このため、穴や溝の形状などの情報を取るために照射電子のエネルギーを増加させ、高エネルギーの後方散乱電子(BSE)を検出するアプローチもとられている。これにより、穴や溝の情報は取得できるものの、多層膜を貫通してきた電子も検出するため、微小な情報(例えば、表面情報)が失われる可能性がある。また、2次電子に対して放出されるBSEの割合は小さい(~2割)ので、検出する信号量を確保するために大電流での高フレーム積算(長時間)が必要となり、撮像スループットやダメージの観点で懸念が残る。
背景で述べたように多層膜では、穴や溝で発生した2次電子を引き上げる電界を穴や溝内に形成することができない点が課題である。
さらに、穴や溝に電子を照射するうちに、穴や溝の内壁には低エネルギーの電子が付着し、内壁が負帯電する。当該内壁が負に帯電した場合には、穴や溝の深い箇所から上がってくる2次電子に対してエネルギー障壁となるため、さらに検出信号量は減少する。内壁に付着した2次電子の除去方法については、特許文献1に開示されている。特許文献1では、試料もしくは試料の近傍の電極に電界を印加することで、付着した負帯電の移動を促進させ、負帯電除去を図る。本方法によれば、側壁の負帯電は緩和もしくは解消することが可能である。しかし、依然として、穴や溝で発生した2次電子を引き上げる電界を穴や溝に形成することはできない。
そこで、本開示は、プラズマ生成装置によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を用いて穴や溝の内壁に任意の帯電を与え、穴や溝で発生した2次電子を引き上げる電界を穴や溝に形成することを目的とする。
本開示は、試料室に配置された観察対象である試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、バイアス電圧を印加可能であって、試料のパターンの側壁に帯電を付与する荷電粒子を含むプラズマを生成するプラズマ生成装置と、プラズマ生成装置によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を試料のパターンに導くガイドと、を備える。
本発明によれば、プラズマ生成装置によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を用いて穴や溝の内壁に任意の帯電を与え、穴や溝で発生した2次電子を引き上げる電界を穴や溝に形成する。
以下、図面を参照して本実施形態について説明する。図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
(荷電粒子線装置)
図1を参照して、実施の形態に係る荷電粒子線装置100を説明する。この荷電粒子線装置100は、一例として、電子銃1と、コンデンサレンズ3と、偏向器4と、対物レンズ5と、を含む電子線光学系PS(荷電粒子線光学系)を備える。電子線光学系PSの下方には、観察対象である試料6を載置するためのステージ7を内部に載置した真空の試料室14が設置される。
図1を参照して、実施の形態に係る荷電粒子線装置100を説明する。この荷電粒子線装置100は、一例として、電子銃1と、コンデンサレンズ3と、偏向器4と、対物レンズ5と、を含む電子線光学系PS(荷電粒子線光学系)を備える。電子線光学系PSの下方には、観察対象である試料6を載置するためのステージ7を内部に載置した真空の試料室14が設置される。
電子銃1によって発生及び加速された電子線2(1次電子線)は、コンデンサレンズ3によって収束され、対物レンズ5によってステージ7上の試料6上に収束される。偏向器4(走査偏向器)は、電子線(荷電粒子線)2を試料6の電子線走査領域を走査する。電子線2が試料6の電子線走査領域を走査することによって、試料6内で励起された電子が2次電子10として試料6から放出される。放出された2次電子10は、2次電子検出器8により検出される。2次電子検出器8に接続された画像処理部205は、2次電子検出器8により検出された検出信号を画像化する。
2次電子検出器8の前段(入射面側)には、エネルギーによる2次電子10の分別が可能なエネルギーフィルタ9が備えられている。エネルギーフィルタ9に印加する電圧を変化した際の検出信号の変化から、試料6への帯電の状態を推定することが可能である。また、試料6の電子線走査領域を走査する電子線2(1次電子線)のエネルギーは、電子銃1の加速電圧とステージ7に印加される電圧とで決定される。放出される2次電子10の量は、入射される1次電子のエネルギーに関係し、1次電子の電子流と2次電子10の電子流との大小関係により、試料6の表面の帯電状態が変化する。試料6の帯電量は、試料6の材料特性や形状などによっても変化する。また、試料6の帯電量も、試料6の表面全体において一様ではなく、材料特性や形状などにより、試料6の表面の位置によって変化する分布を有する。
荷電粒子線装置100は、試料6の帯電を制御するプラズマ生成装置11を備える。プラズマ生成装置11には、任意のバイアス電圧が印加可能である。プラズマ生成装置11は、プラズマを生成し、そのプラズマ又はプラズマ中の荷電粒子を試料6が載置されるステージ7に向けて放射する。プラズマ生成装置11は、試料室14の壁面に、絶縁スペーサを有する連結部材13により連結される。プラズマ生成装置11には、試料室14内に配置されるガイド12が接続されている。ガイド12は、金属によって構成され、その内部にはプラズマ生成装置11によって生成されたプラズマPZ(図2参照)を導くための中空部が設けられている。プラズマPZは、中空部を通ってガイド12の先端から放出される。
プラズマ生成装置11は、試料室14の内壁に対し、絶縁スペーサを有する連結部材13により絶縁状態で設けられる。絶縁スペーサは、例えばセラミクスなどの絶縁材料から構成され、プラズマ生成装置11を試料室14から電気的に絶縁する役割を有する。プラズマ生成装置11が試料室14から絶縁されていることにより、プラズマ生成装置11の動作状態に関わらず、試料室14の電位を安定に維持することができる。またプラズマ生成装置11に接続されたプラズマ電源16は、プラズマ生成装置11およびガイド12の電位を任意に制御する。
リターディング電源15は、リターディング電圧を印加する。高周波電源17は、高周波のバイアス電圧を印加する。リターディング電圧や高周波のバイアス電圧については、後述する。
次に、荷電粒子線装置100の制御装置200について説明する。制御装置200は、コンピュータシステムであって、プロセッサ201と、主記憶部202と、補助記憶部203と、電源制御部204と、画像処理部205と、これら各モジュールを有するバス206と、を有する。制御装置200を構成するコンピュータシステムは、1つのシステムであってもよいし、複数のシステムを組み合わせたシステムであってもよい。
プロセッサ201は、中央処理演算装置である。プロセッサ201は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等である。プロセッサ201は、補助記憶部203に記憶されるプログラムを主記憶部202の作業領域に実行可能に展開して実行する。主記憶部202は、プロセッサ201が実行するプログラム、当該プロセッサが処理するデータ等を一時的に記憶する。主記憶部202は、例えば、フラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)等である。補助記憶部203は、例えば、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等である。
電源制御部204は、上記したリターディング電源15、プラズマ電源16、及び高周波電源17が印加する電圧を制御する。電源制御部204は、リターディング電源15、プラズマ電源16、及び高周波電源17と通信可能に接続される。電源制御部204は、プラズマ生成装置11に印加するバイアス電圧をプラズマ電源16に指示する。プラズマ電源16は、指示されたバイアス電圧をプラズマ生成装置11に印加する。また、電源制御部204は、ステージ7に印加するリターディング電圧をリターディング電源15に指示する。リターディング電源15は、指示されたリターディング電圧をステージ7に印加する。また、電源制御部204は、リターディング電圧に重畳される高周波電圧を高周波電源17に指示する。高周波電源17は、指示された高周波電圧をリターディング電圧に重畳する。
電源制御部204は、プラズマ生成装置11に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させる。例えば、プラズマ生成装置11に最終的に印加されるバイアス電圧が250Vの場合、50V、100V、150V、200V、及び250Vの順に所定の時間幅でプラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧を変化させる。
画像処理部205は、2次電子検出器8により検出された検出信号を画像化する。また、画像処理部205は、画像のコントラストを計算する。計算されたコントラストは、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧と対応付けて、例えば補助記憶部203に記憶される。なお、計算されたコントラストは、エネルギーフィルタ9によって検出される試料6の帯電量と対応付けて記憶されてもよい。
制御装置200は、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧を変化させたときの2次電子検出器8によって検出される信号の変化から試料6のパターンの形状を推定する推定部として機能する。具体的には、制御装置200は、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧に対する未知のパターンの輝度変化を、データベースと照合して、未知のパターンの形状を推定する。このデータベースは、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧に対する既知のパターンの輝度変化を複数記憶したものである。若しくは、制御装置200は、実測によって得られた未知のパターンの帯電量に対する輝度変化を、データベースと照合して、未知のパターンの形状を推定する。このデータベースは、解析によって得られた既知のパターンの帯電量に対する輝度変化を複数記憶したものである。
また、制御装置200は、所定のタイミングで試料6に対する電子線2の照射と、プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子の照射と、を切り替える切替部として機能する。
図2を参照して、プラズマ生成装置11を用いた試料6の帯電制御動作について説明する。プラズマ生成装置11が生成するプラズマPZ中には、電子と正イオンとが含まれており、通常は電気的に中性状態である。しかし、正に帯電した試料6に対してプラズマを照射すると、プラズマ中の電子により試料6の正電荷が中和される。その結果、プラズマPZ中の電子が減少し、プラズマPZ中の電荷バランスが崩れ、ガイド12に対してプラズマPZを介して電流が流れることで、試料6の電位を制御することができる。
次に、ガイド12の機能について説明する。プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマPZは、指向性がない。したがって、ガイド12が無い場合、プラズマPZは、プラズマPZ自身による電界と自然拡散により、プラズマ生成装置11から試料室14内に拡散される。電場などが働かなければ、プラズマPZは、試料室14内に拡散する。プラズマPZが試料6に到達することで、試料6の帯電電位を制御することができる。しかし、電子線光学系PS内には、電子線2の制御のためのコンデンサレンズ3などが配置されており、試料室14の内部には電界や磁界の分布が存在する。このような電磁界の分布は、プラズマPZの挙動に影響を与える。コンデンサレンズ3などが与える電界の影響が大きい場合、プラズマ生成装置11による帯電制御動作に影響が生じる場合がある。また、試料6の帯電によって生じる電界分布より大きな電位を持つ構造物があれば、プラズマPZ中の荷電粒子(電子、正イオン)は、当該構造物に引き寄せられるため、プラズマPZは試料6の帯電を十分に制御することができない。
これに対し、本実施の形態では、ガイド12を通じてプラズマPZを試料6の近傍に導くことができる。ガイド12を金属製とすることで、ガイド12内は、その長さ方向において同電位となり、外部の電界の影響を受けずに試料6にプラズマPZを導くことができる。これにより、プラズマPZ中の電子又は正イオンが、試料6の帯電を制御することができる。試料6の表面電位は、プラズマPZを介してガイド12に除電電流Irとして流れることで帯電制御される。プラズマPZは、ガイド12によって試料6の近傍まで導かれるため、周囲の電界の影響を受けずに試料6に照射される。
プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマPZを用いることで、試料6の帯電制御が可能となる。例えば、試料6の表面に蓄積された帯電の除去、及び試料6の穴や溝の側壁を任意の電圧に帯電させることが可能となる。この際、プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマPZは、拡散の過程で電子もしくは正イオンどちらかの荷電粒子のバランスが崩れる場合がある。特に、照射するプラズマ量が希薄となった際には、正負両極性の荷電粒子が両立していたとしても、プラズマの性質を有さない可能性がある。たとえば、プラズマPZは、構造物壁面では荷電粒子の移動度の差でシースを形成するなど、粒子分布が異なる領域を形成し、電気的中性が損なわれる場合がある。電荷バランスが崩れることで、帯電制御に必要な荷電粒子の数が偏ることがあるが、電子もしくは正イオンといった荷電粒子を照射できれば帯電制御の観点では、効果は変わらない。このため、バイアス電圧を印加したプラズマ生成装置11によって生成されたプラズマPZのうちガイド12を介して試料6に到達した荷電粒子が、試料6の帯電制御の効果をもたらす。
ステージ7には、試料6に照射される電子線2のエネルギーを調整するためのリターディング電圧が印加できるように構成されている。リターディング電圧は、電子線2の電子を試料6の直前で減速させるための電圧である。電子銃1から照射された電子線2は、コンデンサレンズ3や対物レンズ5などで収束され、試料6に照射される。電子銃1から照射される電子線2の加速電圧は、分解能向上を目的に高電圧化が進んでいるが、試料6へ照射される電子線2のエネルギーが大きい場合、試料6の表面から発生する2次電子10の発生効率が悪くなり、試料6への帯電が進行する。また、試料6によっては、高エネルギーの電子が照射されるとダメージを受ける場合がある。そのため、試料6へ照射される前に電子を減速させる電圧(リターディング電圧)が、ステージ7に印加される。これにより、画像の高分解能を図りつつ、試料6へのダメージや帯電を防ぐことができる。リターディング電圧は、ステージ7に接続されたリターディング電源15によって印加される。ここで、ガイド12を介して試料6上に照射された荷電粒子がプラズマの性質を持つ場合は、リターディング電圧に加えて、高周波電源17を用いて高周波のバイアス電圧を印加することも可能である。
図3に示すように、試料6上にプラズマ状態が形成されていた際には、プラズマPZ内は無電界となり、試料6の表面にはシースSHが形成される。プラズマPZ中からシースSHに飛び出した電子は減速され、イオンは加速される。このため、図3に示すように、電子と正イオンとで速度分布に差が生じる。この際、プラズマ生成装置11に印加するバイアス電圧を変更することでシース電位を制御することができる。シース電位の値によって電子と正イオンとの熱エネルギーの扁平度の比が変わるため、試料6に形成されたパターンPTの側壁への正イオン及び電子の付着分布を制御できる。また、この際、リターディング電圧にパルス状に高周波電圧を印加することで、任意の帯電分布を形成することができる。
(撮像方法)
次に、本実施の形態の撮像方法について説明する。まず、プラズマを生成するプラズマ生成装置11にバイアス電圧を印加して、プラズマを発生させる。そして、プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を、ガイド12を介して試料6に放出し、試料6のパターンPTの側壁に帯電を付与する。そして、帯電が付与された試料6に電子線2を照射して、試料6から放出された2次電子10を検出し、画像化する。
次に、本実施の形態の撮像方法について説明する。まず、プラズマを生成するプラズマ生成装置11にバイアス電圧を印加して、プラズマを発生させる。そして、プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を、ガイド12を介して試料6に放出し、試料6のパターンPTの側壁に帯電を付与する。そして、帯電が付与された試料6に電子線2を照射して、試料6から放出された2次電子10を検出し、画像化する。
さらに、撮像方法は、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧を変化させたときに検出される信号の変化から試料6のパターンの形状を推定してもよい。
また、撮像方法は、プラズマ生成装置11に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させてもよい。
また、撮像方法は、プラズマ中の荷電粒子(電子、正イオン)を試料6のパターンに導くときに、試料6に高周波のバイアス電圧を印加してもよい。
また、撮像方法は、所定のタイミングで試料6に対する電子線2の照射と、プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子(電子、正イオン)の照射と、を切り替えてもよい。
また、撮像方法は、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧に対する既知のパターンの輝度変化をデータベースに複数記憶し、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧に対する未知のパターンの輝度変化を、データベースと照合して、未知のパターンの形状を推定してもよい。
また、撮像方法は、解析によって得られた既知のパターンの帯電量に対する輝度変化をデータベースに複数記憶し、実測によって得られた未知のパターンの帯電量に対する輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定してもよい。
(本実施の形態の効果)
プラズマ生成装置11及びガイド12を設けることによって、プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子(電子、正イオン)を用いてパターンの穴や溝の内壁に任意の帯電を与え、穴や溝で発生した2次電子を引き上げる電界を穴や溝に形成することができる。これにより、穴や溝の深い箇所の様子を確認することが可能となり、穴や溝の深い箇所の欠陥が判別可能となる。
プラズマ生成装置11及びガイド12を設けることによって、プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子(電子、正イオン)を用いてパターンの穴や溝の内壁に任意の帯電を与え、穴や溝で発生した2次電子を引き上げる電界を穴や溝に形成することができる。これにより、穴や溝の深い箇所の様子を確認することが可能となり、穴や溝の深い箇所の欠陥が判別可能となる。
制御装置200は、データベースを照合することにより、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧を変化させたときの2次電子検出器8によって検出される信号の変化から試料6のパターンの形状を容易に推定することができる。
また、電源制御部204は、プラズマ生成装置11に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させる。これにより、上記の信号の変化を容易に把握することができる。
高周波電源17がリターディング電圧に高周波電圧を重畳することによって、試料6のパターンの側壁に任意の帯電分布を形成することができる。
制御装置200は、所定のタイミングで試料6に対する電子線2の照射と、プラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子の照射と、を切り替える。これにより、プラズマの影響が無いタイミングで試料に電子線2を照射することができる。
[実施例1]
図4は、上記の構成で多層膜のパターン内部に帯電を付与した場合のシミュレーション結果を示す。2μmの膜厚から成る多層膜パターン(導体膜100nmと絶縁膜100nmの積層)を用意し、プラズマ生成装置11に200Vのバイアス電圧を印加した。多層膜の側壁に正イオンが付着することによって、穴底の信号が検出できるようになった。図4に示すように、プラズマを照射しない従来では、穴底の電子を引き上げることが困難であるため、穴底の様子を確認することができない。一方で、プラズマ又はプラズマ中の荷電粒子を照射した実施例1では、穴底の信号が増加したため、穴底の様子を確認することが可能となり、穴底の欠陥が判別可能となった。
図4は、上記の構成で多層膜のパターン内部に帯電を付与した場合のシミュレーション結果を示す。2μmの膜厚から成る多層膜パターン(導体膜100nmと絶縁膜100nmの積層)を用意し、プラズマ生成装置11に200Vのバイアス電圧を印加した。多層膜の側壁に正イオンが付着することによって、穴底の信号が検出できるようになった。図4に示すように、プラズマを照射しない従来では、穴底の電子を引き上げることが困難であるため、穴底の様子を確認することができない。一方で、プラズマ又はプラズマ中の荷電粒子を照射した実施例1では、穴底の信号が増加したため、穴底の様子を確認することが可能となり、穴底の欠陥が判別可能となった。
[実施例2]
穴底と表面との輝度比(コントラスト)について、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧をパラメータとして検討した。図5は、膜厚の異なる多層膜パターンに対して、バイアス電圧を変更した際のコントラストの値をプロットしたものである。バイアス電圧の増加に伴い、コントラストは増加する様子が見られ、パターン深さ(膜厚)に応じて変化の傾きが異なることが確認できる。
穴底と表面との輝度比(コントラスト)について、プラズマ生成装置11に印加されるバイアス電圧をパラメータとして検討した。図5は、膜厚の異なる多層膜パターンに対して、バイアス電圧を変更した際のコントラストの値をプロットしたものである。バイアス電圧の増加に伴い、コントラストは増加する様子が見られ、パターン深さ(膜厚)に応じて変化の傾きが異なることが確認できる。
ここで、未知のパターンの形状(例えば、断面形状)を推定する方法について説明する。まず、予め構造が既知の複数のパターンでバイアス電圧に対する輝度の変化を取得しデータベースに格納しておく。そして、未知のパターンでバイアス電圧に対する輝度の変化を取得し、取得した未知のパターンの輝度の変化を上記したデータベースと照合することによって、未知のパターンの形状を非破壊に推定することが可能となる。
なお、データベースは、解析結果に基づくデータベースであってもよい。例えば、予め構造が既知の複数のパターンで帯電量に対する輝度の変化を取得しデータベースに格納しておく。そして、未知のパターンで蓄電量に対する輝度の変化を取得し、取得した未知のパターンの輝度の変化を上記したデータベースと照合することによって、未知のパターンの形状を非破壊に推定することが可能となる。蓄電量は、例えばエネルギーフィルタ9を用いて検知することができる。その際、実測と解析とを対応付けるための、調整係数が必要な場合があるが、パターンや材質毎に事前設定しておけばよい。
[実施例3]
図6は、実施例3のプラズマ生成装置11のバイアス電圧に対して、試料の電位の変化を計測した結果である。横軸のプラズマ生成装置11のバイアス電圧は、ユーザが指定する入力値であり、縦軸の試料電位は、バイアス電圧を印加したプラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を、ガイド12を介して試料に照射したときの試料の電位(試料電位)である。試料電位は、例えば、検出する2次電子のエネルギーを検出器前段に備えた電圧印加が可能な金属メッシュ電極(エネルギーフィルタ)を用いて検知することができる。エネルギーフィルタの電位を変化させた際に、放出量の多い数eVの2次電子がカット(検出器に入らなくなる)される電位を帯電電位とみなすことができる。図6から、数十Vのオフセットがあるものの、試料電位はバイアス電圧に対して線形に変化した。事前に図6に示すデータを取得しておけば、印加したバイアス電圧からエネルギーフィルタ無しで試料電位を推定することも可能である。
図6は、実施例3のプラズマ生成装置11のバイアス電圧に対して、試料の電位の変化を計測した結果である。横軸のプラズマ生成装置11のバイアス電圧は、ユーザが指定する入力値であり、縦軸の試料電位は、バイアス電圧を印加したプラズマ生成装置11によって生成されたプラズマ中の荷電粒子を、ガイド12を介して試料に照射したときの試料の電位(試料電位)である。試料電位は、例えば、検出する2次電子のエネルギーを検出器前段に備えた電圧印加が可能な金属メッシュ電極(エネルギーフィルタ)を用いて検知することができる。エネルギーフィルタの電位を変化させた際に、放出量の多い数eVの2次電子がカット(検出器に入らなくなる)される電位を帯電電位とみなすことができる。図6から、数十Vのオフセットがあるものの、試料電位はバイアス電圧に対して線形に変化した。事前に図6に示すデータを取得しておけば、印加したバイアス電圧からエネルギーフィルタ無しで試料電位を推定することも可能である。
(変形例)
実施の形態では、プラズマ生成装置11を試料室14の壁面に取り付けたが、プラズマ生成装置11の取り付け位置は試料室14の壁面に限定されない。例えば、プラズマ生成装置11を試料室14の外部に設け、ガイドを試料室14の壁面に取り付けてもよい。
実施の形態では、プラズマ生成装置11を試料室14の壁面に取り付けたが、プラズマ生成装置11の取り付け位置は試料室14の壁面に限定されない。例えば、プラズマ生成装置11を試料室14の外部に設け、ガイドを試料室14の壁面に取り付けてもよい。
1…電子銃、 2…電子線、 3…コンデンサレンズ、 4…偏向器、 5…対物レンズ、 6…試料、 7…ステージ、 8…2次電子検出器、 9…エネルギーフィルタ、 10…2次電子、 11…プラズマ生成装置、 12…ガイド、 PZ…プラズマ、 SH…シース、 PT…パターン、 13…連結部材、 14…試料室、 15…リターディング電源、 16…プラズマ電源、 17…高周波電源
Claims (15)
- 試料室に配置された観察対象である試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、
バイアス電圧を印加可能であって、前記試料のパターンの側壁に帯電を付与する荷電粒子を含むプラズマを生成するプラズマ生成装置と、
前記プラズマ生成装置によって生成された前記プラズマ中の前記荷電粒子を前記試料のパターンに導くガイドと、
を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 前記試料に前記荷電粒子線を照射することにより前記試料から放出された2次電子を検出する検出器と、
前記プラズマ生成装置に印加される前記バイアス電圧を変化させたときの前記検出器によって検出される信号の変化から前記試料のパターンの形状を推定する推定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。 - 前記プラズマ生成装置に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させる電源制御部
をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子線装置。 - 前記プラズマ中の前記荷電粒子を前記試料のパターンに導くときに、前記試料に高周波のバイアス電圧を印加する高周波電源
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。 - 所定のタイミングで前記試料に対する前記荷電粒子線の照射と、前記プラズマ生成装置によって生成された前記プラズマ中の前記荷電粒子の照射と、を切り替える切替部
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。 - 前記プラズマ生成装置に印加されるバイアス電圧に対する既知のパターンの輝度変化を複数記憶するデータベースと、
前記プラズマ生成装置に印加されるバイアス電圧に対する未知のパターンの輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定する推定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。 - 解析によって得られた既知のパターンの帯電量に対する輝度変化を複数記憶するデータベースと、
実測によって得られた未知のパターンの帯電量に対する輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定する推定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。 - 前記プラズマ生成装置又は前記ガイドは、前記試料室に絶縁状態で設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。 - プラズマを生成するプラズマ生成装置にバイアス電圧を印加して、前記プラズマ生成装置にプラズマを生成させること、
前記プラズマ生成装置によって生成された前記プラズマ中の荷電粒子を、ガイドを介して試料に放出し、前記試料のパターンの側壁に帯電を付与すること、
前記帯電が付与された前記試料に荷電粒子線を照射して、前記試料から放出された2次電子を検出し、画像化すること、
を有する撮像方法。 - 前記プラズマ生成装置に印加される前記バイアス電圧を変化させたときに検出される信号の変化から前記試料のパターンの形状を推定すること、
を有することを特徴とする請求項9に記載の撮像方法。 - 前記プラズマ生成装置に印加される電圧を、最終的に到達させる電圧まで所定の時間幅及び電圧変化幅で変化させること
をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の撮像方法。 - 前記プラズマ中の前記荷電粒子を前記試料のパターンに導くときに、高周波電源により前記試料に高周波のバイアス電圧を印加すること
をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の撮像方法。 - 所定のタイミングで前記試料に対する前記荷電粒子線の照射と、前記プラズマ生成装置によって生成された前記プラズマ中の前記荷電粒子の照射と、を切り替えること
をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の撮像方法。 - 前記プラズマ生成装置に印加されるバイアス電圧に対する既知のパターンの輝度変化をデータベースに複数記憶すること、及び
前記プラズマ生成装置に印加されるバイアス電圧に対する未知のパターンの輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定すること、
をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の撮像方法。 - 解析によって得られた既知のパターンの帯電量に対する輝度変化をデータベースに複数記憶すること、及び
実測によって得られた未知のパターンの帯電量に対する輝度変化を、前記データベースと照合して、前記未知のパターンの形状を推定すること、
をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の撮像方法。
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JP2022100088A JP2024001445A (ja) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 荷電粒子線装置、及び撮像方法 |
KR1020230069918A KR20230175106A (ko) | 2022-06-22 | 2023-05-31 | 하전 입자선 장치 및 촬상 방법 |
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2022100088A Pending JP2024001445A (ja) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 荷電粒子線装置、及び撮像方法 |
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- 2022-06-22 JP JP2022100088A patent/JP2024001445A/ja active Pending
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2023
- 2023-05-31 KR KR1020230069918A patent/KR20230175106A/ko unknown
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