JP5474312B2 - 荷電粒子ビーム装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
試料表面上の複数のポイントでの電位を検知する電位計測計を設け、この電位計測計により検知された複数のポイントでの電位を用いて、互いに異なる方向のそれぞれで隣り合うポイント間の電位を補間して、試料表面上の電位分布に関する二次元補間関数を求める。例えば、電位計測計で前記試料表面上の直線状に並んでいる複数のポイントでの電位を計測する場合には、直線状に並んでいる複数のポイントでの電位を用いて、直線状に並んでいる複数のポイント列毎に隣り合うポイント間の電位を補間して直線方向電位分布関数を求める。続いて、この直線方向電位分布関数で定められる任意のポイントに関して周方向に隣り合うポイント間の電位を補間して、前記二次元補間関数を求めるとよい。そして、この二次補間関数を用いて、試料表面上の測定ポイントでの電位を推定し、推定された測定ポイントでの電位を用いて、荷電粒子ビーム光学系の設定パラメータを求める。
本実施形態の走査電子顕微鏡システムは、図1に示すように、電子線光学系10、制御系20、搬送系30、試料室40などのサブシステムを有して構成される。なお、図1中の一点破線及び二点破線は、各サブシステムの境界を示す仮想的な線である。
この一次電子線11は、コンデンサレンズ103、対物レンズ106により集束され、試料ステージ401上の半導体ウェハ13に照射される。なお、電子源101から引き出された一次電子線11は、アライメントコイル104によりその軌道を調整され、偏向信号制御部209から信号を受けた走査偏向器105により、半導体ウェハ13上を二次元に走査される。
第一の実施形態では、半導体ウェハ13の中心とノッチ13aとを通る直線上(Y’軸上)の点の電位のみを実測したが、本実施形態では、電位分布の精度を高めるために、図7に示すように、X’軸方向に三つの電位検知プローブ304aを設け、Y’軸と平行な三本の直線上の点の電位を実測し、この実測した点の電位に基づいて、二次補間関数を求めるようにしている。すなわち、本実施形態の走査電子顕微鏡システムは、三つの電位計測計304を有している点と、これらの電位計測計304で実測した電位に基づいて、三次元補間関数を求める点とが、第一の実施形態と異なっており、その他は第一の実施形態と同様である。このため、本実施形態の走査電子顕微鏡システムの全体構成、各構成要素、及び全体フローの説明は省略する。
第一及び第二の実施形態では、半導体ウェハ13の直線上の点の電位のみを実測したが、電位分布が半導体ウェハ13の周方向にも連続的に変化することを考えれば、半導体ウェハ13の周方向の複数の点の電位も実測し、この実測データも用いた方が電位分布推定の精度がより向上することが期待される。そこで、本実施形態では、ウェハ周方向、すなわちθ方向の複数の点の電位も実測し、この実測データも用いて二次元補間関数を求めるようにしている。
Claims (16)
- 試料室内に格納された試料に対して一次荷電粒子線を照射し、該試料から発生する二次荷電粒子線を検出して、検出結果を信号出力する荷電粒子ビーム光学系と、
前記試料の表面上において当該試料の中心位置を含む線分上の複数箇所の電位を計測する電位計測手段と、
当該計測された電位情報を元に前記荷電粒子ビーム光学系を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記電位計測手段で計測された前記複数の電位を元に、前記線分上の任意箇所の電位を第1の補間により推定し、
当該推定された線分上の電位情報を用いて、前記試料上の任意位置の電位を第2の補間により推定することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 試料室内に格納された試料に対して一次荷電粒子線を照射し、該試料から発生する二次荷電粒子線を検出して、検出結果を信号出力する荷電粒子ビーム光学系と、
前記試料の表面上の複数箇所の電位を計測する電位計測手段と、
当該計測された電位情報を元に前記荷電粒子ビーム光学系を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記電位計測手段で計測された前記複数の電位を元に、前記試料の表面の電位分布を二次元のスプライン補間により推定することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 試料室内に格納された試料に対して一次荷電粒子線を照射し、該試料から発生する二次荷電粒子線を検出して、検出結果を信号出力する荷電粒子ビーム光学系と、
前記試料の表面上の複数のポイントの電位を計測する電位計測手段と、
当該計測された電位情報を元に前記荷電粒子ビーム光学系を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記電位計測手段により検知された前記複数のポイントでの電位を用いて、互いに異なる方向のそれぞれで隣り合うポイント間の電位を補間して、前記試料表面上の電位分布に関する二次元補間関数を求め、当該二次元補間関数を用いて、前記試料表面上の任意位置の電位を推定することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記試料を前記試料室内に搬送するための搬送機構を有し、
前記電位計測手段は、当該搬送機構による前記試料の搬送経路上に設けられていることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記試料を前記試料室内に搬送するための搬送機構と、
前記試料を前記試料室に搬入する手前で一時格納する試料交換室と、を備え、
前記複数箇所の電位計測が、前記試料交換室に前記試料を搬送する際の当該搬送機構による直線搬送動作の際に実行されることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記電位計測手段を複数備えていることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 請求項6に記載の荷電粒子ビーム装置において、
複数の前記電位計測手段のうちの少なくとも一つとして、前記試料の周方向の電位を計測する周方向電位計測手段を備えていることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記電位計測手段として、前記試料の中心を含む線分上の電位を計測する第1の電位計測手段と、該試料の中心の周方向の電位を計測する第2の電位計測手段と、を備えていることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 請求項8に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記試料の角度調整を行うアライナを備え、
前記第2の電位計測手段は、当該アライナ位置に配置されていることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子ビーム装置において、
前記第1の補間および第2の補間にスプライン補間を用いることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 請求項6に記載の荷電粒子ビーム装置において、
複数の前記電位計測手段の個数が3もしくは5であることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 試料に対して荷電粒子ビームを照射して、得られる二次荷電粒子の分布データを元に該被計測試料の計測を行う荷電粒子ビーム装置の制御方法において、
前記試料上の中心を含む線分上において複数の電位を測定し、
当該電位の測定値を補間することにより該線分上の任意位置の電位を推定し、
前記線分が伸びている方向とは異なる方向に、当該線分上の推定電位を補間することにより、前記被計測試料表面上の任意位置の電位を推定し、
当該得られた電位を用いて前記荷電粒子ビーム装置を調整することを特徴とする荷電粒子ビーム装置の制御方法。 - 試料室内に格納された試料に対して一次荷電粒子線を照射し、当該試料から発生する二次荷電粒子線を検出して、検出結果を信号出力する荷電粒子ビーム光学系と、
前記試料への前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記荷電粒子ビーム光学系の試料台への前記試料の搬送過程において、前記試料の表面上において当該試料の中心位置を含む線分上の複数箇所の電位を計測する第一の電位計測手段と、
前記試料への前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記試料台上の前記試料の表面高さを計測する高さ計測手段と、
前記高さ計測手段により取得された高さ情報と、前記第一の電位計測手段により計測された電位情報とを元に前記荷電粒子ビーム光学系を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記試料への前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記第一の電位計測手段により計測された電位を元にした第一の補間により、前記線分上の電位分布を推定し、
前記試料への前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記推定された線分上の電位分布を元にした前記試料の周方向における第二の補間により、前記試料上の任意位置の電位を推定することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 試料室内に格納された試料に対して一次荷電粒子線を照射し、当該試料から発生する二次荷電粒子線を検出して、検出結果を信号出力する荷電粒子ビーム光学系と、
前記試料への前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記荷電粒子ビーム光学系の試料台への前記試料の搬送過程において、前記試料の表面上の、当該試料の中心位置を含む第一の線分上の第一の複数箇所の電位を計測する第一の電位計測手段と、
前記試料への前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記荷電粒子ビーム光学系の試料台への前記試料の搬送過程において、前記試料の表面上の、前記第一の線分と平行な第二の線分上の第二の複数箇所の電位を計測する第二の電位計測手段と、
前記試料への前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記荷電粒子ビーム光学系の試料台への前記試料の搬送過程において、前記試料の表面上において前記第一の線分と平行な第三の線分上であって前記第一の線分は前記第二の線分と前記第三の線分との間である第三の線分上の第三の複数箇所の電位を計測する第三の電位計測手段と、
前記第一の電位計測手段と前記第二の電位計測手段と前記第三の電位計測手段とにより計測された電位情報を元に前記荷電粒子ビーム光学系を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第一の電位計測手段と前記第二の電位計測手段と前記第三の電位計測手段との各々により計測された電位を元にした第一の補間により、前記第一の線分上と前記第二の線分上と前記第三の線分上との各々の電位分布を推定し、
前記試料の表面上における円形領域であって当該円形領域の中心位置は前記試料の中央位置と同じであり且つ当該円形領域の半径は前記第一の線分と前記第三の線分との間の距離と同じである円形領域の電位分布を、当該円形領域に含まれる前記第一の線分上の電位分布を元に、前記試料の周方向における第二の補間により推定し、
前記試料の表面上における前記円形領域の外周である外側領域の電位分布を、当該外側領域に含まれる前記第一の線分上と前記第二の線分上と前記第三の線分上との電位分布を元に、前記試料の周方向における第三の補間により推定することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 試料室内に格納された試料に対して一次荷電粒子線を照射し、当該試料から発生する二次荷電粒子線を検出して、検出結果を信号出力する荷電粒子ビーム光学系と、
前記試料への前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記荷電粒子ビーム光学系の試料台への前記試料の搬送過程において、前記試料の表面上において当該試料の中心に位置する円に沿った前記試料の周方向上の第一の複数箇所の電位を計測する第一の電位計測手段と、
前記試料への前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記荷電粒子ビーム光学系の試料台への前記試料の搬送過程において、前記試料の表面上において当該試料の中心位置を含む線分上の第二の複数箇所の電位を計測する第二の電位計測手段と、
前記第一の電位計測手段と前記第二の電位計測手段とにより計測された電位情報を元に前記荷電粒子ビーム光学系を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記第二の電位計測手段が前記第二の複数個所を測定した電位を元にした第一の補間により、前記線分上の電位分布を推定し、
前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記第一の電位測定手段が測定した電位を元に、前記円の電位分布を、前記試料の周方向における第二の補間により推定し、
前記一次荷電粒子線の照射より前に、前記推定した前記線分上の電位分布と前記推定した前記円の電位分布とを元に、前記試料の周方向における第三の補間により、前記試料上の任意位置の電位を推定することを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 試料に対して荷電粒子ビームを照射して、得られる二次荷電粒子の分布データを元に当該試料の計測を行う荷電粒子ビーム装置の制御方法において、
前記試料への前記荷電粒子ビームの照射より前に、当該荷電粒子ビームの試料台への前記試料の搬送過程において、前記試料上の中心を含む線分上において複数の電位を測定し、
前記荷電粒子ビームの照射より前に、前記線分上において測定された電位を元に、第一の補間により前記線分上の電位分布を推定し、
前記推定した前記線分上の電位分布を元に、前記試料の周方向における第2の補間により、前記試料表面上の任意位置の電位を推定し、
前記第二の補間により推定された電位を用いて前記荷電粒子ビーム装置を調整することを特徴とする荷電粒子ビーム装置の制御方法。
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