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公開番号2025108795
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2022064689
出願日2022-04-08
発明の名称荷電粒子ビームシステム
出願人株式会社日立ハイテク
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類H01J 37/147 20060101AFI20250716BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体パターン計測処理のスループット向上と計測精度を両立する。
【解決手段】本開示は、荷電粒子ビームを放出する荷電粒子源と、試料を設置するステージと、荷電粒子ビームを偏向するように構成された第1の偏向器と、試料から放出される信号粒子を偏向するように構成された第2の偏向器と、信号粒子を検出するように構成された検出器と、試料或いはステージの位置を検出するように構成された位置検出デバイスと、を含む、荷電粒子ビーム装置と、荷電粒子ビーム装置の動作を制御するコンピュータシステムと、を備え、コンピュータシステムは、位置検出デバイスによって検出された位置情報に基づいて、第2の偏向器の出力制御を実行する、荷電粒子ビームシステムを提案する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
荷電粒子ビームを放出する荷電粒子源と、
試料を設置するステージと、
前記荷電粒子ビームを偏向するように構成された第１の偏向器と、
前記試料から放出される信号粒子を偏向するように構成された第２の偏向器と、
前記信号粒子を検出するように構成された検出器と、
前記試料あるいは前記ステージの位置を検出するように構成された位置検出デバイスと、を含む、荷電粒子ビーム装置と、
前記荷電粒子ビーム装置の動作を制御するコンピュータシステムと、を備え、
前記コンピュータシステムは、前記位置検出デバイスによって検出された位置情報に基づいて、前記第２の偏向器の出力制御を実行する、荷電粒子ビームシステム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記コンピュータシステムは、前記第１の偏向器による視野移動量に所定のパラメータを乗算することにより前記第２の偏向器の出力を算出する、荷電粒子ビームシステム。
【請求項３】
請求項１において、
前記コンピュータシステムは、前記荷電粒子ビームによる１つの２次元的走査期間終了後に、前記第２の偏向器の出力制御を選択的に実行する、荷電粒子ビームシステム。
【請求項４】
請求項１において、
前記コンピュータシステムは、所定時間間隔毎に前記第２の偏向器の出力制御を実行する、荷電粒子ビームシステム。
【請求項５】
請求項４において、
前記コンピュータシステムは、入力された撮像モードに対応づけられた、所定フレーム数分の前記荷電粒子ビームによる２次元的走査期間間隔毎に前記第２の偏向器の出力制御を実行する、荷電粒子ビームシステム。
【請求項６】
請求項５において、
前記コンピュータシステムは、第１の所定フレーム数分の走査処理と当該第１の所定フレーム数分の走査処理に続く第２の所定フレーム数分の走査処理との間に前記第２の偏向器の出力制御を実行する、荷電粒子ビームシステム。
【請求項７】
請求項４において、
前記コンピュータシステムは、前記荷電粒子ビームによって前記試料を走査して撮像する際に、入力された撮像モードに対応づけられた指定時間毎に前記第２の偏向器の出力制御を実行する、荷電粒子ビームシステム。
【請求項８】
請求項１において、
前記位置検出デバイスは、前記試料或いは前記ステージにレーザを照射する照射源と、前記レーザの反射光を検出するように構成された反射光検出器と、を有するレーザ干渉計である、荷電粒子ビームシステム。
【請求項９】
荷電粒子ビームを放出する荷電粒子源と、
試料を設置するステージと、
前記荷電粒子ビームを偏向するように構成された第１の偏向器と、
前記試料から放出される信号粒子を偏向するように構成された第２の偏向器と、
前記信号粒子を検出するように構成された検出器と、を含む、荷電粒子ビーム装置と、
前記荷電粒子ビーム装置の動作を制御するコンピュータシステムと、を備え、
前記コンピュータシステムは、
前記検出器で検出された信号による画像から前記試料あるいは前記ステージの位置情報を算出し、
前記試料或いは前記ステージの位置情報に基づいて、前記荷電粒子ビームによる一の２次元的走査期間終了後に、前記第１の偏向器あるいは前記第２の偏向器の少なくとも一方の出力制御を選択的に実行する、荷電粒子ビームシステム。
【請求項１０】
請求項９において、
前記コンピュータシステムは、前記一の２次元的走査期間後次の２次元的走査期間開始前に、前記位置情報に基づいて、前記第１の偏向器あるいは前記第２の偏向器の少なくとも一方の出力制御を実行する、荷電粒子ビームシステム。
（【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】
本開示は、荷電粒子ビームシステムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線装置の一般的な形態として走査電子顕微鏡が挙げられるが、走査電子顕微鏡では、電子源から放出された１次電子のビームを電磁場で収束または偏向させて、試料上を２次元的に走査する。試料上の１次電子が照射された箇所では、試料の情報を持つ２次電子が発生する。この２次電子は検出器で検出されて電気信号に変換されたのちに、走査位置と同期して画像が生成される。
【０００３】
走査電子顕微鏡を用いれば１次電子のビームを小さく収束させることができるため、光学顕微鏡と比べて高い分解能の画像が得られる。そのため、走査電子顕微鏡は、半導体製造プロセスにおいて半導体ウェーハの回路パターンの寸法計測をするための半導体計測装置に応用されている。
【０００４】
半導体製品の集積度は向上し続けており、回路パターンには更なる高精度化が求められている。そのため、半導体計測装置にも計測精度の高精度化が必要とされる。また近年、半導体ウェーハの全面検査の需要が高まっており、半導体計測装置にはスループット向上も求められている。以上から、半導体計測装置では高精度化と高スループット化の両立が強く求められている。
【０００５】
半導体計測装置は、半導体ウェーハを移動可能に構成されたステージに乗せることで、半導体ウェーハ上の任意の位置に１次電子を照射できるように構成されている。また、半導体計測装置は、１次電子を１次電子偏向器で偏向することで試料上の照射位置を変えることができる構成を備えている。これらを複合的に用いて、半導体ウェーハ上の指定の位置での計測を行っている。
【０００６】
例えば、特許文献１は、ステージの静定時間を短縮してスループット向上を図る方法について開示する。この方法では、ステージの状態の情報を位置制御部にインプットして、１次電子の照射目標位置との偏差を計算する。その情報をもとに１次電子偏向器の偏向量を調節することで、ステージ位置の時間変動を偏向で補って照射目標位置に１次電子を照射させることができる。
【０００７】
また、特許文献２は、１次電子を１次電子偏向器で偏向させる際に、２次電子も１次電子偏向器の偏向作用を受けて検出器に入射する情報が変動することに対し、２次電子偏向器を１次電子偏向器出力に応じて出力させることで変動を打ち消す方法について開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第４９２７５０６号公報
特許第５９４８０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、半導体計測装置では、高スループット化と高精度化の両立が求められている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１の技術を適用する場合、スループットの向上は望めるが、高精細化を実現することは困難である。つまり、半導体パターン寸法計測時には、１次電子偏向器の偏向作用を２次電子も受けることになり、２次電子が検出器に入射する軌道が変わってしまう。これにより、検出器の検出率変動を招き、検出信号すなわち画像が変化して計測精度が悪化する。
（【００１１】以降は省略されています）

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