專利名稱：帶電束裝置、圖形測(cè)定方法和圖形描繪方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶電束裝置、圖形測(cè)定方法和圖形描繪方法，特別是以使用帶電束的樣品表面的觀測(cè)、檢查和測(cè)定以及圖形的描繪為對(duì)象。
作為利用先有技進(jìn)行焦點(diǎn)位置的粗調(diào)整的裝置和方法的一例，有特開平11-149895號(hào)公報(bào)所公開的裝置和方法。在特開平11-149895號(hào)公報(bào)中，公開了檢測(cè)通過將格子狀的光束從樣品的斜上方向投影而從樣品表面反射的格子狀的光束的位置并根據(jù)該位置的變化測(cè)定樣品表面的高度的高度檢測(cè)裝置、根據(jù)測(cè)定的樣品表面的高度使電子束在樣品表面聚焦的焦點(diǎn)控制單元和校正包含根據(jù)焦點(diǎn)控制而發(fā)生的電子束像的倍率誤差的像畸變的偏轉(zhuǎn)控制單元。
另一方面，帶電束裝置通常具有支持固定樣品的樣品臺(tái)。為了使向樣品入射的帶電束的入射電壓穩(wěn)定，將該樣品臺(tái)接地或加上一定的電壓，以此將樣品電位保持為一定。
但是，為了用絕緣膜等將樣品的周邊覆蓋，有時(shí)不能給樣品加上適當(dāng)?shù)碾妷?，或者由于帶電束的照射而照射區(qū)域就帶電了，從而樣品電位就局部地發(fā)生變化。這時(shí)，倍率變化就成了問題。下面，參照?qǐng)D6和圖7以電子束裝置作為帶電束裝置的一例說明這一點(diǎn)。在以下的各圖中，對(duì)于相同的部分標(biāo)以相同的符號(hào)，并適當(dāng)?shù)厥÷云湔f明。
圖6是說明利用先有技術(shù)的電子束裝置的問題的框圖。圖中，表示出了由于由樣品高度檢測(cè)器得到的樣品表面高度與電子束的焦點(diǎn)位置的偏離而發(fā)生倍率誤差的情況。由電子束生成源10發(fā)生的電子束EB通過聚光透鏡12聚焦并由2級(jí)的偏轉(zhuǎn)器14a、14b偏轉(zhuǎn)后，由物鏡16將焦點(diǎn)聚焦在樣品20的表面上。通常，樣品20的電位是一定的，所以，電子束EB聚焦到樣品表面上，因此，從光學(xué)式或電容式的高度檢測(cè)器得到的樣品表面位置與電子束焦點(diǎn)位置一致(設(shè)這時(shí)樣品的位置為Zo)。但是，在樣品電位變化時(shí)，由于該影響的作用而向樣品20入射的入射電壓發(fā)生變化，所以，在樣品表面位置Zo與電子束焦點(diǎn)位置之間就發(fā)生偏離(設(shè)這時(shí)的電子束焦點(diǎn)位置為Z1)。即，由于伴隨樣品電位的變化而樣品的位置假想發(fā)生變化，所以，物鏡16的焦點(diǎn)控制電流從本來的電流值Io向與假想的位置對(duì)應(yīng)的I1變化，與此相應(yīng)地，電子束EB的偏轉(zhuǎn)幅度也從本來的幅度Wo向幅度W1變化。因此，即使在這樣的狀態(tài)下檢測(cè)了電子束EB的焦點(diǎn)位置，如果不適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行電子束像的倍率修正，將發(fā)生包含倍率誤差在內(nèi)的像畸變。圖7表示由于樣品位置的偏離而發(fā)生的電子束像的畸變。使用電子束像測(cè)定圖形P的尺寸等時(shí)，如圖7(a)所示，在將電壓合適地加到樣品20上的情況(Ra)和未合適地加到樣品20上的情況(Rb)中，電子束EB的照射區(qū)域大不相同。因此，從二次電子檢測(cè)器62和SEM圖像信號(hào)處理部64(參見圖6)得到的電子束圖像的倍率將發(fā)生變化。即，通過圖7(b)所示的圖像Im(Zo)與圖像Im(Z1)的對(duì)比可知，畫面上所示的圖形P的大小變化了，結(jié)果，測(cè)定值就變化了，所以，不能得到充分的測(cè)定的再現(xiàn)性。
為了將電壓合適地加到樣品20上，有將樣品20的周邊的絕緣膜除去的方法，但是，這樣不僅將會(huì)劃傷樣品，而且考慮到發(fā)生粉塵的可能性，這個(gè)方法缺乏實(shí)用性。
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提案的，目的旨在提供不論樣品的結(jié)構(gòu)如何都可以總是穩(wěn)定地消除包含倍率誤差的像畸變的帶電束裝置、圖形測(cè)定方法和圖形描繪方法。
即，按照本發(fā)明，提供具有生成帶電束的帶電粒子源、將該帶電束聚焦的聚光透鏡、使上述帶電束偏轉(zhuǎn)而在樣品上掃描的偏轉(zhuǎn)單元、將上述帶電束聚焦到上述樣品的表面上的物鏡、檢測(cè)上述樣品的電位的變化起因的由于上述帶電束的焦點(diǎn)位置變化而發(fā)生的樣品位置的假想的變化的樣品位置假想變化檢測(cè)單元和補(bǔ)償檢測(cè)的上述樣品位置的假想的變化量的樣品位置假想變化量補(bǔ)償單元的帶電束裝置。
按照上述帶電束裝置，上述樣品位置假想變化檢測(cè)單元檢測(cè)樣品位置的假想的變化，上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償單元補(bǔ)償該變化量，所以，不論上述樣品的結(jié)構(gòu)如何，觀察倍率或描繪圖形的倍率總是相同的。
在上述帶電束裝置中，上述樣品位置假想變化檢測(cè)單元包括調(diào)整供給上述物鏡的電流或電壓而調(diào)整上述帶電束的焦點(diǎn)位置并輸出作為上述帶電束聚焦在上述樣品表面上時(shí)的上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流或焦點(diǎn)控制電壓的值的第1焦點(diǎn)控制電流值或第1焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)位置調(diào)整單元、檢測(cè)上述樣品的表面的高度的高度檢測(cè)單元、計(jì)算在上述帶電束具有與由上述高度檢測(cè)單元檢測(cè)的上述樣品的表面的高度相應(yīng)的焦點(diǎn)位置時(shí)作為供給上述物鏡的電流或電壓的值的第2焦點(diǎn)控制電流值或第2焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)控制信號(hào)值運(yùn)算單元、計(jì)算作為上述第1控制電流值與上述第2控制電流值之差的控制電流差或上述第1控制電壓值與上述第2控制電壓值之差的控制電壓差的焦點(diǎn)控制信號(hào)差運(yùn)算單元和根據(jù)上述控制電流差或上述控制電壓差計(jì)算上述帶電束的倍率變化量的倍率變化量計(jì)算單元，上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償單元可以包括根據(jù)從上述倍率變化量計(jì)算單元供給的上述倍率變化量生成修正供給上述偏轉(zhuǎn)單元的控制信號(hào)的偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)并供給上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)控制單元。
由上述偏轉(zhuǎn)控制單元根據(jù)上述倍率變化量修正上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量。這樣，不論上述焦點(diǎn)位置的變化如何，表示樣品表面的帶電束像的倍率就總是相同的。
另外，進(jìn)而上述帶電束裝置也可以具有根據(jù)通過上述帶電束的照射而從上述樣品的表面發(fā)生的二次帶電粒子或反射帶電粒子測(cè)定上述樣品的表面的圖形的測(cè)定單元，上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償單元可以包括根據(jù)上述倍率變化量修正由于上述樣品位置的假想的變化而在上述測(cè)定單元的測(cè)定結(jié)果中發(fā)生的測(cè)定誤差的測(cè)定結(jié)果修正單元。這時(shí)，即使觀察倍率本身發(fā)生變化，也可以修正測(cè)定結(jié)果，所以，樣品表面的結(jié)構(gòu)不受影響，可以穩(wěn)定地得到高精度的測(cè)定結(jié)果。
在本發(fā)明的帶電束裝置的一個(gè)實(shí)施例中，上述倍率變化量計(jì)算單元使用根據(jù)上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流值與上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系或上述物鏡的焦點(diǎn)控制電壓值與上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系得到的校正參量計(jì)算上述倍率變化量。
另外，按照本發(fā)明，一種使用具有生成帶電束的帶電粒子源、將該帶電束聚焦的聚光器、使上述帶電束偏轉(zhuǎn)而在樣品上掃描的偏轉(zhuǎn)器、將上述帶電束聚焦到上述樣品的表面上的物鏡和根據(jù)通過上述帶電束的照射而從上述樣品的表面發(fā)生的二次帶電粒子或反射帶電粒子測(cè)定上述樣品的表面的圖形的測(cè)定部的帶電束裝置測(cè)定上述圖形的方法，該圖形測(cè)定方法的特征在于包括檢測(cè)上述樣品的電位的變化起因的由于上述帶電束的焦點(diǎn)位置變化而發(fā)生的樣品位置的假想的變化的樣品位置假想變化檢測(cè)步驟和補(bǔ)償上述樣品位置的假想的變化量的樣品位置假想變化量補(bǔ)償步驟。
按照上述圖形測(cè)定方法，包括上述樣品位置假想變化檢測(cè)步驟和上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償步驟，所以，不論上述樣品的結(jié)構(gòu)如何，都可以對(duì)上述樣品進(jìn)行穩(wěn)定而高精度的觀察。
在上述圖形測(cè)定方法中，上述樣品位置假想變化檢測(cè)步驟可以包括調(diào)整供給上述物鏡的電流或電壓而探索上述帶電束的焦點(diǎn)位置并取得作為上述帶電束聚焦在上述樣品表面上時(shí)的上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流或焦點(diǎn)控制電壓的值的第1焦點(diǎn)控制電流值或第1焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)位置調(diào)整步驟、檢測(cè)上述樣品的表面的高度的高度檢測(cè)步驟、計(jì)算在上述帶電束具有與檢測(cè)出的上述樣品的表面的高度相應(yīng)的焦點(diǎn)位置時(shí)作為供給上述物鏡的電流或電壓的值的第2焦點(diǎn)控制電流值或第2焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)控制信號(hào)值運(yùn)算步驟、計(jì)算作為上述第1控制電流值與上述第2控制電流值之差的控制電流差或上述第1控制電壓值與上述第2控制電壓值之差的控制電壓差的焦點(diǎn)控制信號(hào)差運(yùn)算步驟和根據(jù)上述控制電流差或上述控制電壓差計(jì)算上述帶電束的倍率變化量的倍率變化量計(jì)算步驟，上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償步驟可以包括根據(jù)計(jì)算出的上述倍率變化量修正上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量的偏轉(zhuǎn)量修正步驟。
另外，上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償單元也可以包括根據(jù)上述倍率變化量修正由于上述樣品位置的假想的變化而在上述測(cè)定部的測(cè)定結(jié)果中發(fā)生的測(cè)定誤差的測(cè)定結(jié)果修正步驟。
另外，按照本發(fā)明，一種使用具有生成帶電束的帶電粒子源、將該帶電束聚焦的聚光透鏡、使上述帶電束偏轉(zhuǎn)而在樣品上掃描的偏轉(zhuǎn)器和將上述帶電束聚焦到上述樣品的表面上的物鏡的帶電束裝置在樣品表面上描繪圖形的方法，其特征在于包括調(diào)整供給上述物鏡的電流或電壓而探索上述帶電束的焦點(diǎn)位置并取得作為上述帶電束聚焦在上述樣品表面上時(shí)的上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流或焦點(diǎn)控制電壓的值的第1焦點(diǎn)控制電流值或第1焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)位置調(diào)整步驟、檢測(cè)上述樣品的表面的高度的高度檢測(cè)步驟、計(jì)算在上述帶電束具有與檢測(cè)出的上述樣品的表面的高度相應(yīng)的焦點(diǎn)位置時(shí)作為供給上述物鏡的電流或電壓的值的第2焦點(diǎn)控制電流值或第2焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)控制信號(hào)值運(yùn)算步驟、計(jì)算作為上述第1控制電流值與上述第2控制電流值之差的控制電流差或上述第1控制電壓值與上述第2控制電壓值之差的控制電壓差的焦點(diǎn)控制信號(hào)差運(yùn)算步驟、根據(jù)上述控制電流差或上述控制電壓差計(jì)算上述帶電束的倍率變化量的倍率變化量計(jì)算步驟、根據(jù)計(jì)算出的上述倍率變化量生成修正供給上述偏轉(zhuǎn)器的控制信號(hào)的偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)的修正信號(hào)生成步驟和根據(jù)上述偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)修正上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量并利用上述帶電束在上述樣品上描繪圖形的步驟。
按照上述圖形描繪方法，根據(jù)上述偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)修正上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量而描繪圖形，所以，不論樣品的結(jié)構(gòu)如何，在上述樣品上描繪圖形的圖形的倍率總是相同的。
在上述圖形測(cè)定方法和圖形描繪方法中，上述倍率變化量可以使用根據(jù)上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流值與上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系或上述物鏡的焦點(diǎn)控制電壓值與上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系而得到的校正參量進(jìn)行計(jì)算。
圖2是表示本發(fā)明的圖形測(cè)定方法的實(shí)施例1的概略步驟的流程圖。
圖3是表示本發(fā)明的圖形描繪方法的實(shí)施例的概略步驟的流程圖。
圖4是表示本發(fā)明的帶電束裝置的實(shí)施例2的概略結(jié)構(gòu)的框圖。
圖5是表示本發(fā)明的圖形測(cè)定方法的實(shí)施例2的概略步驟的流程圖。
圖6是說明先有技術(shù)的電子束裝置的問題的框圖。
圖7是表示利用先有技術(shù)而發(fā)生的電子束像的畸變的圖。附圖標(biāo)記說明1，2電子束裝置；10電子束生成源；12聚光透鏡；14a、14b偏轉(zhuǎn)器；16物鏡；18樣品高度檢測(cè)器；20樣品；24焦點(diǎn)控制電流運(yùn)算部；26焦點(diǎn)控制電流運(yùn)算部；28焦點(diǎn)位置檢測(cè)部；32焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部；34倍率變化運(yùn)算部；36偏轉(zhuǎn)控制部；42，44圖形測(cè)定部；46測(cè)定結(jié)果修正部；62二次電子檢測(cè)器；64SEM圖像信號(hào)處理部具體實(shí)施方式
下面，參照


本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。在以下的實(shí)施例中，以使用電子束作為帶電束的電子束裝置為例進(jìn)行說明，但是，本發(fā)明不限于這些電子束裝置，也可以應(yīng)用于例如作為帶電束而使用離子束的離子束裝置。
帶電束裝置的實(shí)施例1。
圖1是表示本發(fā)明的帶電束裝置的實(shí)施例1的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖1所示的電子束裝置1除了圖6所示的電子束裝置的結(jié)構(gòu)以外，進(jìn)而還具有樣品高度檢測(cè)器18、高度檢測(cè)器控制部22、焦點(diǎn)控制電流運(yùn)算部24、焦點(diǎn)控制電流控制部26、焦點(diǎn)位置檢測(cè)部28、焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32、倍率變化運(yùn)算部34、偏轉(zhuǎn)控制部36和圖形測(cè)定部42。在本實(shí)施例中，樣品高度檢測(cè)器18、高度檢測(cè)器控制部22、焦點(diǎn)控制電流運(yùn)算部24、焦點(diǎn)控制電流控制部26、焦點(diǎn)位置檢測(cè)部28、焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32和倍率變化運(yùn)算部34構(gòu)成樣品位置假想變化檢測(cè)單元，另外，偏轉(zhuǎn)控制部36構(gòu)成樣品位置假想變化量補(bǔ)償單元。此外，焦點(diǎn)位置檢測(cè)部28構(gòu)成焦點(diǎn)位置調(diào)整單元。
樣品高度檢測(cè)器18由光學(xué)式或電容式等的高度檢測(cè)器構(gòu)成，接收高度檢測(cè)控制部22的指令信號(hào)，檢測(cè)樣品20的表面的位置Zo。焦點(diǎn)控制電流運(yùn)算部24接收從樣品高度檢測(cè)器18得到的樣品表面位置Zo的信息，根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的樣品表面位置與物鏡16的焦點(diǎn)控制電流的關(guān)系計(jì)算該位置Zo的物鏡16的焦點(diǎn)控制電流(勵(lì)磁電流)Io(第2焦點(diǎn)控制電流)。焦點(diǎn)位置檢測(cè)部28向焦點(diǎn)控制電流控制部26供給控制信號(hào)，改變焦點(diǎn)控制電流，檢測(cè)電子束EB的焦點(diǎn)位置Z1，設(shè)定在該位置Z1物鏡16使電子束EB聚焦的焦點(diǎn)控制電流I1(第1焦點(diǎn)控制電流)。焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32計(jì)算焦點(diǎn)控制電流Io與焦點(diǎn)控制電流I1之差ΔI。倍率變化運(yùn)算部34從焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32接收差值ΔI的信息，根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的校正參量計(jì)算倍率變化量ΔMag。該校正參量是根據(jù)焦點(diǎn)控制電流值與偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系而得到的。偏轉(zhuǎn)控制部36從焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部34接收倍率變化量ΔMag的信息，生成與該變化量ΔMag相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)Scd，供給偏轉(zhuǎn)器14a、14b，修正偏轉(zhuǎn)量。
這樣，按照本實(shí)施例的帶電束裝置，根據(jù)樣品電位的變化起因的由于樣品位置的假想的變化引起的倍率誤差修正偏轉(zhuǎn)器14a、14b的偏轉(zhuǎn)量，所以，例如在測(cè)定圖形尺寸等時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而高精度的測(cè)定。物鏡16為靜電透鏡時(shí)，通過控制透鏡外加電壓，取代勵(lì)磁電流，就可以應(yīng)用。這在后面所述的實(shí)施例中也是一樣的。
圖形測(cè)定方法的實(shí)施例1。
下面，作為本發(fā)明的圖形測(cè)定方法的實(shí)施例1，參照?qǐng)D2說明使用圖1所示的電子束裝置的圖形測(cè)定方法。
圖2是表示本實(shí)施例的圖形測(cè)定方法的概略步驟的流程圖。
首先，利用樣品高度檢測(cè)器18檢測(cè)樣品表面位置Zo(步驟S1)。
其次，由焦點(diǎn)控制電流運(yùn)算部24根據(jù)樣品表面位置與物鏡16的焦點(diǎn)控制電流的關(guān)系計(jì)算樣品表面位置Zo處的物鏡16的勵(lì)磁電流Io(步驟S2)。
然后，由焦點(diǎn)位置檢測(cè)部28改變物鏡16的焦點(diǎn)控制電流，檢測(cè)電子束EB的焦點(diǎn)位置Z1(步驟S3)，計(jì)算該位置Z1的物鏡16的勵(lì)磁電流I1(步驟S4)。
其次，由焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32將焦點(diǎn)控制電流Io與焦點(diǎn)控制電流I1進(jìn)行比較(步驟S5)。如果I1＝Io，就可以判定不發(fā)生倍率誤差，所以，將該勵(lì)磁電流(I1＝Io)直接供給物鏡16，照射電子束EB，取得電子束像(步驟S9)，測(cè)定圖形(步驟S10)，并輸出測(cè)定結(jié)果(步驟S11)。
在I1≠Io時(shí)，就進(jìn)行倍率修正。首先，由焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32計(jì)算該差值ΔI(I1-Io)(步驟S6)。其次，由倍率變化運(yùn)算部34使用預(yù)先準(zhǔn)備的校正參量，根據(jù)勵(lì)磁電流的值與偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系計(jì)算與該差值ΔI相應(yīng)的倍率變化量ΔMag(＝f(ΔI))(步驟S7)。然后，由偏轉(zhuǎn)控制部36生成與倍率變化量ΔMag相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)Scd，供給偏轉(zhuǎn)器14a、14b，對(duì)偏轉(zhuǎn)量僅修正倍率變化量ΔMag(步驟S8)。這樣，設(shè)焦點(diǎn)位置的偏轉(zhuǎn)量為例如W1時(shí)，電子束EB的偏轉(zhuǎn)量就從該偏轉(zhuǎn)量W1修正為與樣品表面位置對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)量Wo。結(jié)果，觀察倍率就與樣品位置未假想地變化時(shí)相同。然后，將與倍率變化量ΔMag相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)Scd供給偏轉(zhuǎn)器14a、14b，照射電子束EB，由二次電子檢測(cè)器62和SEM圖像信號(hào)處理部64取得圖形的電子束像(步驟S9)，由圖形測(cè)定部42根據(jù)該電子束像測(cè)定圖形的尺寸(步驟S10)，并輸出測(cè)定結(jié)果(步驟S11)。
圖形描繪方法的實(shí)施例。
下面，作為本發(fā)明的圖形描繪方法的一個(gè)實(shí)施例，參照?qǐng)D3說明使用圖1所示的電子束裝置的圖形描繪方法。
圖3是表示本實(shí)施例的圖形描繪方法的概略步驟的流程圖。通過與圖2所示的流程圖的對(duì)比可知，本實(shí)施例的圖形描繪方法的步驟除了步驟S29外，與上述實(shí)施例1的圖形測(cè)定方法的步驟S1～S8實(shí)際上是相同的。
即，由樣品高度檢測(cè)器18檢測(cè)樣品表面位置Zo(步驟S21)，由焦點(diǎn)控制電流運(yùn)算部24根據(jù)樣品表面位置與物鏡16的焦點(diǎn)控制電流的關(guān)系計(jì)算樣品表面位置Zo處的物鏡16的勵(lì)磁電流Io(步驟S22)。
其次，由焦點(diǎn)位置檢測(cè)部28改變物鏡16的焦點(diǎn)控制電流，檢測(cè)電子束EB的焦點(diǎn)位置Z1(步驟S23)，計(jì)算該位置Z1處的物鏡16的勵(lì)磁電流I1(步驟S24)。
其次，由焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32將焦點(diǎn)控制電流Io與焦點(diǎn)控制電流I1進(jìn)行比較(步驟S25)，如果I1＝Io，就可以判定不發(fā)生倍率誤差，所以，將該勵(lì)磁電流(I1＝Io)直接供給物鏡16，照射電子束EB，描繪圖形(步驟S29)。
在I1≠Io時(shí)，就進(jìn)行倍率修正。首先，由焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32計(jì)算該差值ΔI(I1-Io)(步驟S26)，由倍率變化運(yùn)算部34使用預(yù)先準(zhǔn)備的校正參量根據(jù)勵(lì)磁電流的值與偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系計(jì)算與差值ΔI相應(yīng)的倍率變化量ΔMag(＝f(ΔI))(步驟S27)。此外，由偏轉(zhuǎn)控制部36生成與倍率變化量ΔMag相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)Scd，供給偏轉(zhuǎn)器14a、14b，對(duì)偏轉(zhuǎn)量僅修正倍率變化量ΔMag(步驟S28)。即，從電子束EB的焦點(diǎn)位置的偏轉(zhuǎn)量W1修正為與樣品表面位置對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)量Wo。結(jié)果，描繪倍率就與樣品位置未假想地變化時(shí)相同，然后，就以該描繪倍率在樣品表面上描繪圖形(步驟S29)。
這樣，按照本實(shí)施例，可以穩(wěn)定而高精度地在樣品表面上描繪圖形。
帶電束裝置的實(shí)施例2。
圖4是表示本發(fā)明的帶電束裝置的實(shí)施例2的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖4所示的電子束裝置2具有測(cè)定結(jié)果修正部46，取代圖1所示的電子束裝置1具有的偏轉(zhuǎn)控制部36，另外，具有與倍率變化運(yùn)算部34和測(cè)定結(jié)果修正部46連接的圖形測(cè)定部44，取代圖形測(cè)定部42。電子束裝置2的其他結(jié)構(gòu)與圖1所示的電子束裝置1實(shí)際上相同。
圖形測(cè)定部44使用照射電子束EB而由二次電子檢測(cè)器62和SEM圖像信號(hào)處理部64得到的電子束像測(cè)定圖形的尺寸，并將測(cè)定結(jié)果供給測(cè)定結(jié)果修正部46。測(cè)定結(jié)果修正部46根據(jù)從倍率變化運(yùn)算部34供給的倍率變化量ΔMag的信息修正測(cè)定結(jié)果。這樣，雖然觀察倍率本身不進(jìn)行修正，但是，可以得到與上述實(shí)施例1相同的測(cè)定結(jié)果。
這樣，利用本實(shí)施例也可以消除樣品電位的變化起因的由樣品位置的假想的變化引起的測(cè)定誤差，所以，在例如測(cè)定圖形尺寸時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而高精度的測(cè)定。
圖形測(cè)定方法的實(shí)施例2。
下面，作為本發(fā)明的圖形測(cè)定方法的實(shí)施例2，參照?qǐng)D5說明使用圖4所示的帶電束裝置的圖形尺寸測(cè)定方法。
圖5是表示本實(shí)施例的圖形尺寸測(cè)定方法的概略步驟的流程圖。
首先，由樣品高度檢測(cè)器18檢測(cè)樣品表面位置Zo(步驟S41)。
其次，由焦點(diǎn)控制電流運(yùn)算部24根據(jù)樣品表面位置與物鏡16的焦點(diǎn)控制電流的關(guān)系計(jì)算樣品表面位置Zo處的物鏡16的勵(lì)磁電流Io(步驟S24)。
然后，由焦點(diǎn)位置檢測(cè)部28改變物鏡16的焦點(diǎn)控制電流，檢測(cè)電子束EB的焦點(diǎn)位置Z1(步驟S43)，計(jì)算該位置Z1處的物鏡16的勵(lì)磁電流I1(步驟S44)。
其次，照射電子束EB，取得電子束像(步驟S45)，由圖形測(cè)定部44測(cè)定圖形(步驟S46)。
然后，由焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32將焦點(diǎn)控制電流Io與焦點(diǎn)控制電流I1進(jìn)行比較(步驟S47)。如果I1＝Io，就可以判定不發(fā)生倍率誤差，所以，直接輸出圖形測(cè)定部44的測(cè)定結(jié)果(步驟S51)。
I1≠Io時(shí)(步驟S47)，按以下步驟修正測(cè)定結(jié)果。即，首先，由焦點(diǎn)控制電流差運(yùn)算部32計(jì)算焦點(diǎn)控制電流Io與焦點(diǎn)控制電流I1之差ΔI(＝I1-Io)(步驟S48)。其次，由倍率變化運(yùn)算部34使用預(yù)先準(zhǔn)備的校正參量根據(jù)勵(lì)磁電流的值與偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系計(jì)算與差值ΔI相應(yīng)的倍率變化量ΔMag(＝f(ΔI))(步驟S49)。然后，由測(cè)定結(jié)果修正部46對(duì)從圖形測(cè)定部44輸出的圖形尺寸的測(cè)定結(jié)果根據(jù)倍率變化量ΔMag的信息修正測(cè)定結(jié)果(步驟S50)，并將修正后的測(cè)定結(jié)果作為最終的測(cè)定結(jié)果輸出(步驟S51)。這樣，雖然觀察倍率本身不進(jìn)行修正，但是，可以得到與上述實(shí)施例1相同的測(cè)定結(jié)果。
這樣，按照本實(shí)施例，根據(jù)樣品電位的變化起因的樣品位置的假想的變化量修正測(cè)定結(jié)果，所以，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而高精度的測(cè)定。
以上，說明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離其技術(shù)的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形。另外，在上述實(shí)施例中，將倍率變化量ΔMag作為物鏡16的勵(lì)磁電流的差值ΔI的函數(shù)進(jìn)行說明的，但是，不限于如此，顯然，作為為了對(duì)物鏡16進(jìn)行勵(lì)磁而加的電壓的差值ΔV的函數(shù)，也可應(yīng)用本發(fā)明。
如上所述，本發(fā)明可以獲得以下的效果。
即，按照本發(fā)明，檢測(cè)樣品位置的假想的變化，補(bǔ)償該假想的變化量，所以，可以利用帶電束高精度而穩(wěn)定地進(jìn)行樣品的觀察或圖形描繪。通過偏轉(zhuǎn)量的修正來補(bǔ)償上述假想的變化量時(shí)，不論上述帶電束的焦點(diǎn)位置的變化如何，可以總是以相同的倍率觀察上述樣品或者在上述樣品表面描繪圖形。另外，通過修正測(cè)定結(jié)果而補(bǔ)償上述假想的變化量時(shí)，可以穩(wěn)定而高精度地測(cè)定圖形尺寸。
權(quán)利要求
1.帶電束裝置的特征在于具有生成帶電束的帶電粒子源、將該帶電束聚焦的聚光透鏡、使上述帶電束偏轉(zhuǎn)而在樣品上掃描的偏轉(zhuǎn)單元、將上述帶電束聚焦到上述樣品的表面上的物鏡、檢測(cè)上述樣品的電位的變化起因的由于上述帶電束的焦點(diǎn)位置變化而發(fā)生的樣品位置的假想的變化的樣品位置假想變化檢測(cè)單元和補(bǔ)償檢測(cè)的上述樣品位置的假想的變化量的樣品位置假想變化量補(bǔ)償單元。
2.按權(quán)利要求1所述的帶電束裝置，其特征在于上述樣品位置假想變化檢測(cè)單元包括調(diào)整供給上述物鏡的電流或電壓而調(diào)整上述帶電束的焦點(diǎn)位置并輸出作為上述帶電束聚焦在上述樣品表面上時(shí)的上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流或焦點(diǎn)控制電壓的值的第1焦點(diǎn)控制電流值或第1焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)位置調(diào)整單元、檢測(cè)上述樣品的表面的高度的高度檢測(cè)單元、計(jì)算在上述帶電束具有與由上述高度檢測(cè)單元檢測(cè)的上述樣品的表面的高度相應(yīng)的焦點(diǎn)位置時(shí)作為供給上述物鏡的電流或電壓的值的第2焦點(diǎn)控制電流值或第2焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)控制信號(hào)值運(yùn)算單元、計(jì)算作為上述第1控制電流值與上述第2控制電流值之差的控制電流差或上述第1控制電壓值與上述第2控制電壓值之差的控制電壓差的焦點(diǎn)控制信號(hào)差運(yùn)算單元和根據(jù)上述控制電流差或上述控制電壓差計(jì)算上述帶電束的倍率變化量的倍率變化量計(jì)算單元，上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償單元包括根據(jù)從上述倍率變化量計(jì)算單元供給的上述倍率變化量生成修正供給上述偏轉(zhuǎn)單元的控制信號(hào)的偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)并供給上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)控制單元。
3.按權(quán)利要求2所述的帶電束裝置，其特征在于上述倍率變化量運(yùn)算單元使用根據(jù)上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流值與上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系或上述物鏡的焦點(diǎn)控制電壓值與上述偏轉(zhuǎn)單元的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系而得到的校正參量計(jì)算上述倍率變化量。
4.按權(quán)利要求1所述的帶電束裝置，其特征在于進(jìn)而具有根據(jù)通過上述帶電束的照射而從上述樣品的表面發(fā)生的二次帶電粒子或反射帶電粒子測(cè)定上述樣品的表面的圖形的測(cè)定單元，上述樣品位置假想變化檢測(cè)單元包括調(diào)整供給上述物鏡的電流或電壓而調(diào)整上述帶電束的焦點(diǎn)位置并輸出作為上述帶電束聚焦在上述樣品表面上時(shí)的上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流或焦點(diǎn)控制電壓的值的第1焦點(diǎn)控制電流值或第1焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)位置調(diào)整單元、檢測(cè)上述樣品的表面的高度的高度檢測(cè)單元、計(jì)算在上述帶電束具有與由上述高度檢測(cè)單元檢測(cè)的上述樣品的表面的高度相應(yīng)的焦點(diǎn)位置時(shí)作為供給上述物鏡的電流或電壓的值的第2焦點(diǎn)控制電流值或第2焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)控制信號(hào)值運(yùn)算單元、計(jì)算作為上述第1控制電流值與上述第2控制電流值之差的控制電流差或上述第1控制電壓值與上述第2控制電壓值之差的控制電壓差的焦點(diǎn)控制信號(hào)差運(yùn)算單元和根據(jù)上述控制電流差或上述控制電壓差計(jì)算上述帶電束的倍率變化量的倍率變化量計(jì)算單元，上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償單元包括根據(jù)上述倍率變化量修正由于上述樣品位置的假想的變化而在上述測(cè)定單元的測(cè)定結(jié)果中發(fā)生的測(cè)定誤差的測(cè)定結(jié)果修正單元。
5.一種使用具有生成帶電束的帶電粒子源、將該帶電束聚焦的聚光透鏡、使上述帶電束偏轉(zhuǎn)而在樣品上掃描的偏轉(zhuǎn)器、將上述帶電束聚焦到上述樣品的表面上的物鏡和根據(jù)通過上述帶電束的照射而從上述樣品的表面發(fā)生的二次帶電粒子或反射帶電粒子測(cè)定上述樣品的表面的圖形的測(cè)定部的帶電束裝置測(cè)定上述圖形的方法，該圖形測(cè)定方法的特征在于包括檢測(cè)上述樣品的電位的變化起因的由于上述帶電束的焦點(diǎn)位置變化而發(fā)生的樣品位置的假想的變化的樣品位置假想變化檢測(cè)步驟和補(bǔ)償上述樣品位置的假想的變化量的樣品位置假想變化量補(bǔ)償步驟。
6.按權(quán)利要求5所述的圖形測(cè)定方法，其特征在于上述樣品位置假想變化檢測(cè)步驟包括調(diào)整供給上述物鏡的電流或電壓而探索上述帶電束的焦點(diǎn)位置并取得作為上述帶電束聚焦在上述樣品表面上時(shí)的上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流或焦點(diǎn)控制電壓的值的第1焦點(diǎn)控制電流值或第1焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)位置調(diào)整步驟、檢測(cè)上述樣品的表面的高度的高度檢測(cè)步驟、計(jì)算在上述帶電束具有與檢測(cè)的上述樣品的表面的高度相應(yīng)的焦點(diǎn)位置時(shí)作為供給上述物鏡的電流或電壓的值的第2焦點(diǎn)控制電流值或第2焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)控制信號(hào)值運(yùn)算步驟、計(jì)算作為上述第1控制電流值與上述第2控制電流值之差的控制電流差或上述第1控制電壓值與上述第2控制電壓值之差的控制電壓差的焦點(diǎn)控制信號(hào)差運(yùn)算步驟和根據(jù)上述控制電流差或上述控制電壓差計(jì)算上述帶電束的倍率變化量的倍率變化量計(jì)算步驟，上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償步驟包括根據(jù)計(jì)算的上述倍率變化量修正上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量的偏轉(zhuǎn)量修正步驟。
7.按權(quán)利要求6所述的圖形測(cè)定方法，其特征在于上述倍率變化量計(jì)算步驟是使用根據(jù)上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流值與上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系或上述物鏡的焦點(diǎn)控制電壓值與上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系而得到的校正參量計(jì)算上述倍率變化量的步驟。
8.按權(quán)利要求5所述的圖形測(cè)定方法，其特征在于上述樣品位置假想變化檢測(cè)步驟包括調(diào)整供給上述物鏡的電流或電壓而探索上述帶電束的焦點(diǎn)位置并取得作為上述帶電束聚焦在上述樣品表面上時(shí)的上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流或焦點(diǎn)控制電壓的值的第1焦點(diǎn)控制電流值或第1焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)位置調(diào)整步驟、檢測(cè)上述樣品的表面的高度的高度檢測(cè)步驟、計(jì)算在上述帶電束具有與檢測(cè)的上述樣品的表面的高度相應(yīng)的焦點(diǎn)位置時(shí)作為供給上述物鏡的電流或電壓的值的第2焦點(diǎn)控制電流值或第2焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)控制信號(hào)值運(yùn)算步驟、計(jì)算作為上述第1控制電流值與上述第2控制電流值之差的控制電流差或上述第1控制電壓值與上述第2控制電壓值之差的控制電壓差的焦點(diǎn)控制信號(hào)差運(yùn)算步驟和根據(jù)上述控制電流差或上述控制電壓差計(jì)算上述帶電束的倍率變化量的倍率變化量計(jì)算步驟，上述樣品位置假想變化量補(bǔ)償步驟包括根據(jù)上述倍率變化量修正由于上述樣品位置的假想的變化而在上述測(cè)定部的測(cè)定結(jié)果中發(fā)生的測(cè)定誤差的測(cè)定結(jié)果修正步驟。
9.一種使用具有生成帶電束的帶電粒子源、將該帶電束聚焦的聚光透鏡、使上述帶電束偏轉(zhuǎn)而在樣品上掃描的偏轉(zhuǎn)器和將上述帶電束聚焦到上述樣品的表面上的物鏡的帶電束裝置在樣品表面上描繪圖形的方法，其特征在于包括調(diào)整供給上述物鏡的電流或電壓而探索上述帶電束的焦點(diǎn)位置并取得作為上述帶電束聚焦在上述樣品表面上時(shí)的上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流或焦點(diǎn)控制電壓的值的第1焦點(diǎn)控制電流值或第1焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)位置調(diào)整步驟、檢測(cè)上述樣品的表面的高度的高度檢測(cè)步驟、計(jì)算在上述帶電束具有與檢測(cè)的上述樣品的表面的高度相應(yīng)的焦點(diǎn)位置時(shí)作為供給上述物鏡的電流或電壓的值的第2焦點(diǎn)控制電流值或第2焦點(diǎn)控制電壓值的焦點(diǎn)控制信號(hào)值運(yùn)算步驟、計(jì)算作為上述第1控制電流值與上述第2控制電流值之差的控制電流差或上述第1控制電壓值與上述第2控制電壓值之差的控制電壓差的焦點(diǎn)控制信號(hào)差運(yùn)算步驟、根據(jù)上述控制電流差或上述控制電壓差計(jì)算上述帶電束的倍率變化量的倍率變化量計(jì)算步驟、根據(jù)計(jì)算的上述倍率變化量生成修正供給上述偏轉(zhuǎn)器的控制信號(hào)的偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)的修正信號(hào)生成步驟和根據(jù)上述偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)修正上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量并利用上述帶電束在上述樣品上描繪圖形的步驟。
10.按權(quán)利要求9所述的圖形描繪方法，其特征在于上述倍率變化量計(jì)算步驟是使用根據(jù)上述物鏡的焦點(diǎn)控制電流值與上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系或上述物鏡的焦點(diǎn)控制電壓值與上述偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)量的關(guān)系而得到的校正參量計(jì)算上述倍率變化量的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不論樣品的結(jié)構(gòu)如何，總是穩(wěn)定地消除包含倍率誤差的像畸變的帶電束裝置。在具有帶電束生成源10、聚光透鏡12、偏轉(zhuǎn)器14、物鏡16的帶電束裝置1中，具有調(diào)整供給物鏡16的電流同時(shí)輸出帶電束EB聚焦在樣品20的表面上時(shí)的物鏡16的焦點(diǎn)控制電流I
文檔編號(hào)G01N21/00GK1411025SQ02143258
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
發(fā)明者阿部秀昭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝