JP5603421B2 - 自動収差補正法を備えた荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
一般に、収差図形は光学系に含まれる全ての回転対称及び非回転対称な収差の重ね合わせを反映するため、複雑な曲線を描く。従って、これを正確にトレースするためには、多くの傾斜方向から画像を撮影する必要があり、原理的には画像枚数は多いほど正確な収差図形を得ることができ、収差係数の測定精度が向上する。しかし、実際には画像枚数を多くすればするほど、移動量の計算、或いはスキャン及び保存といった画像取得そのものに時間がかかるという問題がある。
1)電子線を放射する電子線源と、電子線を試料に照射する電子光学系と、電子線が照射されて試料から放出される電子線を検出する電子線検出部と、回転対称でない電場および磁場を印加することにより収差成分を除去する収差補正器と、収差補正器の電子線源側に配置され、電子光学系を通過する電子線の進路を制御する偏向器とを備え、偏向器を用いて、試料へのビーム傾斜角および方位角を変化させた傾斜ビームを所定のパターンを有する試料上に走査して、異なる傾斜ビームで複数の画像を取得し、複数の画像の一つを所定のパターンを含み他の一つ画像の領域より狭い範囲で切り出した画像を参照画像とし、該参照画像と該他の一つ画像との差分に基づいて、収差量を算出する手段を有することを特徴とする。
2)あるいは、電子線源から放射された電子線を試料に照射する電子光学系と、電子線が照射されて試料から放出される電子線を検出する電子線検出部と、回転対称でない電場および磁場を印加することにより収差成分を除去する収差補正器と、収差補正器の前記電子線源側に配置され、電子光学系を通過する電子線の進路を制御する偏向器とを備え、電子線検出部により検出される二次荷電粒子信号に基づいて、二次元輝度分布情報を取得する手段と、偏向器を用いて設定される光学条件を変えて試料に対する複数の二次元輝度分布情報を取得する手段と、複数の二次元輝度分布情報から、異なる光学条件で取得された試料に対する画像間の視野ずれ量を算出する手段を備えることを特徴とする。
3)あるいは、電子線源から放射された電子線を試料に照射する電子光学系と、電子線が照射されて試料から放出される電子線を検出する電子線検出部と、回転対称でない電場および磁場を印加することにより収差成分を除去する収差補正器と、収差補正器の前記電子線源側に配置され、電子光学系を通過する電子線の進路を制御する偏向器とを備え、電子線検出部により検出される一次荷電粒子信号に基づいて、一次元輝度分布情報を取得する手段と、偏向器を用いて設定される光学条件を変えて試料に対する複数の一次元輝度分布情報を取得する手段と、複数の一次元輝度分布情報から、異なる光学条件で取得された試料に対する画像間の視野ずれ量を算出する手段を備えることを特徴とする。
ここで、入射電子ビームを傾斜角でτ傾けると、χ(ω)は以下の式(2)のように書くことができる。なお、傾斜角τは複素数で表現されるものとする。
次に傾斜させた電子ビームの照射方向を複素数表示で表現すると、傾斜角τは、レンズ光軸に対する傾斜角tとレンズ面に入射する方位角φから(式4)と表すことができる。
第1の画像は、視野ずれ測定時の基準となる画像であり、本発明における視野ずれ量測定は、この画像に対して視野がどの程度ずれたかを測定する。第1の画像取得後、偏向コイル電源20を動かして(STEP4)、ビームの傾斜角度を変更した状態で第2の画像を記録する(STEP5)。ここで、第1の画像は、傾斜をしていない通常のビーム状態で像を得ても良いし、あるいは傾斜を掛けたビーム状態で像を得ても良い。その際、第2の画像は、第1の画像を得るビーム状態に対して傾斜角度を変更した状態で撮像される。
次に、第2の画像をx方向、y方向それぞれにm、n分割し、画像全体をmxnの小領域に分割する(STEP7)。
このような画像演算は、PC内の画像処理部で行い、計算の結果得られた移動量はメモリ13に記憶する。
図8はn=2の例であり、小さなマス目1つ1つが画素を表している。差分演算を行う際に図の斜線部分の画素での計算を省略することで、領域における演算量を1/2に抑えることができる。
2…コンデンサレンズ、
3…偏向コイル、
4…収差補正器、
5…コンデンサレンズ、
6…走査コイル、
7…対物レンズ、
8…試料台、
9…試料、
10…検出器、
11…画像形成部、
12…画像出力装置、
13…メモリ、
14…収差係数演算部、
15…補正電圧設定部、
16…移動量、
17…収差係数、
18…入力装置、
19…制御装置、
20…偏向コイル電源制御部、
21…収差補正器電源制御部、
22…走査コイル電源制御部、
30…試料搬送機構、
31…ゲートバルブ、
32…標準試料、
33…ブースティング電極、
34…ブースティング電極電源制御部、
35…リターディング電源制御部、
40a,40b…パターン、
41…ピクセル、
42…画素、
50…結果表示部、
51…補正設定部、
52…測定条件表示・指定部、
53…補正経過表示部、
54…メッセージ表示部、
55…補正プロセス選択部、
60,61,62,63…試料、
70…水平方向ライン、
71…垂直方向ライン、
72…格子パターン
73…十字パターン、
100…SEMカラム、
101…制御PC、
102…試料準備室、
110…補正電圧情報、
111…2次電子輝度情報。
Claims (16)
- 電子線を放射する電子線源と、
前記電子線を試料に照射する電子光学系と、
前記電子線が照射されて前記試料から放出される電子線を検出する電子線検出部と、
回転対称でない電場および磁場を印加することにより収差成分を除去する収差補正器と、
前記収差補正器の前記電子線源側に配置され、前記電子光学系を通過する電子線の進路を制御する偏向器と、を備え、
前記偏向器を用いて光学条件を変化させたビームを、所定のパターンを有する試料上に走査して、異なる経路を有するビームで複数の画像を取得し、
前記複数の画像の一つを前記所定のパターンを含み他の一つ画像の領域より狭い範囲で切り出した画像を参照画像とし、該参照画像と該他の一つ画像との差分に基づいて、該他の一つ画像における前記所定のパターンの移動先を検出して移動量を算出し、前記移動量に基づき収差量を算出する手段を有することを特徴とする荷電粒子線装置。 - 第1のビーム傾斜角および方位角で前記試料が有する所定のパターンを撮像した第1の画像と、前記第1のビーム傾斜角および方位角の少なくとも一方が異なる光学条件で前記所定のパターンを撮像した第2の画像とを取得する手段と、
前記第2の画像の領域より小さく、前記所定のパターンを含むように前記第1の画像領域を切り出す手段と、
前記切り出した第1の画像を参照画像として、前記第2の画像との差分を取り、前記差分に基づいて、前記第2の画像における前記所定のパターンの移動先を検出し、移動量を算出する手段と、
前記移動量に基づき、収差量を算出する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。 - 前記収差量を前記収差補正器に帰還させることにより収差成分を除去することを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子線装置。
- 前記収差量は、前記電子線検出部により検出される二次荷電粒子信号に基づいて、各方位角における輝度分布情報を取得し、取得した前記輝度分布情報から算出されること特徴とする請求項2に記載の荷電粒子線装置。
- 前記第1の画像は、傾斜をしていないビーム状態で撮像された画像であることを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子線装置。
- 前記収差補正器で補正する収差は、軸上球面収差であることを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子線装置。
- 前記偏向器が、2段偏向コイルであることを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子線装置。
- 前記偏向器が、静電偏向器であることを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子線装置。
- 電子線源から放射された電子線を試料に照射する電子光学系と、
前記電子線が照射されて前記試料から放出される電子線を検出する電子線検出部と、
回転対称でない電場および磁場を印加することにより収差成分を除去する収差補正器と、
前記収差補正器の前記電子線源側に配置され、前記電子光学系を通過する電子線の進路を制御する偏向器と、を備え、
前記電子線検出部により検出される二次荷電粒子信号に基づいて、輝度分布情報を取得する手段と、
前記偏向器を用いて設定される光学条件を変えて前記試料に対する複数の輝度分布情報を取得する手段と、
前記複数の輝度分布情報から、それぞれが異なる解像度を有する第1の光学条件で取得した画像と第2の光学条件で取得した画像との比較により前記試料に対する画像間の視野ずれ量を算出する手段を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。 - 前記輝度分布情報は、二次元輝度分布情報であることを特徴とする請求項9に記載の荷電粒子線装置。
- 前記視野ずれ量は、それぞれが異なる視野範囲を有する第1の光学条件で取得した画像と第2の光学条件で取得した画像との比較により算出されることを特徴とする請求項10に記載の荷電粒子線装置。
- 前記輝度分布情報は、一次元輝度分布情報であることを特徴とする請求項9に記載の荷電粒子線装置。
- 前記一次元輝度分布情報は、不等間隔で配列された水平方向ライン及び不等間隔で配列された垂直方向ラインが並置された試料を用いて取得されることを特徴とする請求項12に記載の荷電粒子線装置。
- 前記一次元輝度分布情報は、不等間隔で配列された水平方向ライン及び垂直方向ラインを組み合わせて形成された格子パターンを有する試料を用いて取得されることを特徴とする請求項12に記載の荷電粒子線装置。
- 前記一次元輝度分布情報は、不等間隔で配列された十字パターンを有する試料を用いて取得されることを特徴とする請求項12に記載の荷電粒子線装置。
- 前記一次元輝度分布情報は、直角に交差する2本のラインを有する試料を用いて取得されることを特徴とする請求項12に記載の荷電粒子線装置。
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