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公開番号2025051746
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2024163231
出願日2024-09-20
発明の名称ブランカー強化モアレ撮像
出願人エフイーアイカンパニ,FEI COMPANY
代理人弁理士法人ITOH
主分類H01J 37/22 20060101AFI20250327BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電子ビームカラムを有する科学機器を提供する。
【解決手段】いくつかの実施形態では、科学機器は、試料を横切って電子ビームを走査するように構成された電子ビームカラムを含む。電子ビームカラムは、駆動信号に応答して電子ビームをゲート制御するように構成されたビームブランカーを含む。科学機器はまた、試料と相互作用した透過電子又は散乱電子のフラックスを測定するように構成された電子検出器と、複数の電子ビーム走査位置に対して電子検出器で測定されたフラックスの値を使用して試料の画像を取得するように構成された電子コントローラとを含む。電子コントローラは、画像がその中にモアレパターンを有するときのゲート周波数を駆動信号に有させるように更に構成されている。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
試料を横切って電子ビームを走査するように構成された電子ビームカラムであって、駆動信号に応答して前記電子ビームをゲート制御するように構成されたビームブランカーを含む、電子ビームカラムと、
前記試料と相互作用した透過電子又は散乱電子のフラックスを測定するように構成された電子検出器と、
電子コントローラであって、
複数の電子ビーム走査位置に対して前記電子検出器で測定された前記フラックスの値を使用して前記試料の画像を取得し、
前記画像がその中にモアレパターンを有するときのゲート周波数を前記駆動信号に有させる、ように構成された、電子コントローラと、を含む、科学機器。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
ゲート信号に応答して前記駆動信号を生成するように構成され、前記駆動信号を前記ビームブランカーに印加するように更に構成されたドライバ回路と、
前記電子コントローラから受信された制御信号に応答して前記ゲート信号を生成するように構成された波形発生器であって、前記制御信号は、前記ゲート周波数を含む前記ゲート信号のためのパラメータ値のセットを指定する、波形発生器と、を更に含む、請求項１に記載の科学機器。
【請求項３】
前記パラメータ値のセットが、前記ゲート信号のデューティサイクルの値を更に含む、請求項２に記載の科学機器。
【請求項４】
前記パラメータ値のセットが、前記ゲート周波数を変更するための増分値を含む、請求項２に記載の科学機器。
【請求項５】
前記パラメータ値のセットが、前記走査中に前記電子ビームカラムの走査コイルを動作させるために使用される走査信号に対する前記ゲート信号の信号同期情報を含む、請求項２に記載の科学機器。
【請求項６】
前記走査信号が階段波形を含む、請求項５に記載の科学機器。
【請求項７】
前記走査信号が、２μｓ／ピクセル未満の画素滞在時間を実現するように構成されている、請求項５に記載の科学機器。
【請求項８】
前記ビームブランカーが、静電ビーム偏向器を含む、請求項１に記載の科学機器。
【請求項９】
前記電子検出器が、
高角度環状暗視野検出器と、
中角度環状暗視野検出器と、
環状明視野検出器と、
セグメント化環状検出器と、
微分位相コントラスト検出器と、
二次電子検出器と、
後方散乱電子検出器と、
電子エネルギー損失分光検出器と、
エネルギー分散型Ｘ線分光検出器と、
二次元ピクセル化又はセグメント化された電子検出器と、からなる群から選択される、請求項１に記載の科学機器。
【請求項１０】
前記電子コントローラが、前記モアレパターンに基づいて前記試料の歪みマップを生成するように構成されている、請求項１に記載の科学機器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
様々な例は、概して、電子顕微鏡の構成要素、機器、システム、及び方法に関するが、これらに限定されない。
続きを表示（約 3,200 文字）【発明の概要】
【０００２】
モアレとは、２つの密接に関連するパターンが、よりゆっくりと変化するパターンを作り出す一般的な現象である。走査透過電子顕微鏡法（ＳＴＥＭ）では、顕微鏡のサンプリング間隔が被検査物の結晶格子の周期性又はその整数倍に比較的近いときに、モアレパターンが作り出されることがある。ＳＴＥＭモアレ縞の間隔及び配向は、局所的な格子周期性に敏感であり、したがって、例えば被検査物内の歪み場を明らかにするために、使用することができる。
【０００３】
マイクロエレクトロニクス産業では、半導体デバイスにおける歪みを定量的に測定するための効果的なツールが必要とされている。例えば、多化合物半導体ベースのデバイスにおける歪みは、歪みが置換原子の組み込みに影響を及ぼし得るか、又はバンドギャップ及び／若しくはキャリア移動度の歪みエンジニアリングによって電子デバイスを設計する方法を提供し得るので、好ましくないか、又は有利であるかのいずれかであり得る。一般に、被検査物の実際の歪み状態の知識は、品質管理の目的のために非常に重要である。したがって、十分に高速なデータ取得及び処理と結びついた好適な空間分解能及び精度を提供する歪みマッピング方法及び機器は、半導体会社にとって非常に興味深いものである。
【０００４】
本明細書では、とりわけ、ＳＴＥＭ撮像走査中に電子ビームをゲート制御するように構成された高速プリサンプルビームブランカーを備えた電子ビームカラムを有する科学機器の様々な実施例、態様、特徴、及び実施形態が開示される。いくつかの実施例では、ビームブランカーは、例えば、約５μｓ／ピクセル未満の画素滞在時間を有する、高い走査速度を用いた高コントラストのモアレパターンの取得を可能にするために有益に使用される。いくつかの他の実施例では、ビームブランカーは、モアレ撮像に基づいて電子プローブの集束を実施するために有益に使用される。後者の特徴は、例えば、線量に敏感な試料に対する電子ビーム光学系の高速かつ正確な光学的アライメントを達成するために使用することができ、この場合、代替的な集束方法は、線量に敏感な試料を、劣化するほど高い照射線量にさらす可能性がある。
【０００５】
一例は、試料を横切って電子ビームを走査するように構成された電子ビームカラムであって、駆動信号に応答して電子ビームをゲート制御するように構成されたビームブランカーを含む、電子ビームカラムと、試料と相互作用した透過電子又は散乱電子のフラックスを測定するように構成された電子検出器と、複数の電子ビーム走査位置に対して電子検出器で測定されたフラックスの値を使用して試料の画像を取得するように構成された電子コントローラであって、画像がその中にモアレパターンを有するときのゲート周波数を駆動信号に有させるように更に構成されている、電子コントローラと、を含む科学機器を提供する。
【０００６】
別の例は、駆動信号に応答して電子ビームをゲート制御するように構成されたビームブランカーを含む電子ビームカラムを用いて、試料を横切って電子ビームを走査することと、電子検出器を用いて、試料と相互作用した透過電子又は散乱電子のフラックスを測定することと、電子コントローラを用いて、複数の電子ビーム走査位置に対する測定されたフラックスの値を使用して試料の画像を取得することと、電子コントローラを用いて、画像がその中にモアレパターンを有するときのゲート周波数を駆動信号に有させることと、を含むモアレ撮像方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示の前述の態様及び多くの付随する利点が、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することでより良好に理解されるので、より容易に認識されるであろう。
いくつかの実施形態による、例示的な科学機器を例解するブロック図である。
いくつかの実施形態による、図１の科学機器におけるモアレパターンの取得を例解するブロック図である。
いくつかの例による、図２に示される構成における図１の科学機器の特定の動作特性をグラフで示す。
いくつかの例による、図２に示される構成における図１の科学機器の特定の動作特性をグラフで示す。
いくつかの実施形態による、図１の科学機器で使用される電気回路を例解するブロック図である。
いくつかの実施形態による、図１の科学機器において実施されるモアレ撮像に基づく歪みマッピングの方法を例解するフローチャートである。
いくつかの実施形態による、モアレ撮像に基づく図１の科学機器における電子ビーム光学系の低線量調整の方法を例解するフローチャートである。
様々な実施形態による、少なくともいくつかの科学機器支援動作を実施するように構成されている例示的なコンピューティングデバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、いくつかの実施形態による、科学機器１００を例解するブロック図である。科学機器１００は、真空チャンバ１０８に結合された走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）カラム１０２を含む。真空チャンバ１０８は、中に可動試料ホルダ１１０を収容し、１つ以上の真空ポンプ（図１には明示的には図示せず）を使用して排気することができる。例示的な実施形態では、試料ホルダ１１０は、ＸＹ座標平面に平行に、かつＺ座標軸に平行に独立して移動可能であり、対応する座標系は、図１に示されるＸＹＺ座標トライアドによって示される。科学機器１００を使用して調査される試料Ｓは、図１に示されるように試料ホルダ１１０に取り付けられる。
【０００９】
示される実施例では、ＳＴＥＭカラム１０２は、電子源１１２と、２つ以上の電子ビームレンズと、を備えるが、図１では、例解目的のために、そのうちの２つ、すなわち対物レンズ１０６及びコンデンサレンズ１１６のみを概略的に示す。いくつかの実施例では、（２とは）異なる数のそのようなレンズが、ＳＴＥＭカラム１０２内で使用され得る。いくつかの実施形態では、対物レンズ１０６は、超高解像度（ultra-high-resolution、ＵＨＲ）レンズであり得る。少なくともいくつかの実施形態では、ＳＴＥＭカラム１０２はまた、図４を参照して以下でより詳細に説明するビームブランカーも含む。
【００１０】
動作中、電子源１１２は、ＳＴＥＭカラム１０２の長手方向軸１１５に概ね沿って伝搬する電子ビーム１１４を生成する。電子ビームレンズ１０６及び１１６は、電子ビーム１１４内の電子軌道に影響を及ぼす電場及び磁場を生成するように動作する。電子コントローラ１５０によって生成される制御信号１５２、１５６は、これらの場の強度及び／又は空間構成を変更し、電子ビーム１１４に所望の特性を付与するために使用される。概して、電子ビームレンズ１０６及び１１６、制御信号１５２及び１５６、並びにＳＴＥＭカラム１０２及び電子コントローラ１５０の他の関連構成要素を使用して、様々な動作を実施し、ビーム集束、ビームゲート制御、収差緩和、開口クロッピング、フィルタリングなどの様々な機能を支援することができる。ＳＴＥＭカラム１０２は、電子コントローラ１５０によって印加された制御信号１５４に応答して電子ビーム１１４をステアリングすることができる、偏向ユニット１１８を更に備える。このようなビームステアリングを使用して、電子ビーム１１４の集束部分を、試料Ｓを横切る所望の経路に沿って移動させて、例えば試料Ｓのラスタ走査又はベクトル走査を実施することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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