(57)【要約】【課題】観察試料へのダメージと帯電を抑制するために、電子ビームの照射時のランディングエネルギーを下げ、且つ連続可変が可能な電子線応用装置を得る。【解決手段】ランディングエネルギーとビーム電流の所望の設定において分解能と検出効率を適切に保つために、制御部２０１は、試料上のビーム開き角と二次電子の軌道に関する制御式又は制御リストを保持し、電子銃と２つのコンデンサレンズ１０９、１１１と対物レンズ１０６とステージ１１４の設定を、ランディングエネルギーとビーム電流の所望の設定に連動して自動制御することにより、低加速で高分解能な観察が可能な電子線応用装置を提供する。【選択図】図１
2010086723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線応用装置であって、
電子源から生成した電子ビームの初期電圧を制御可能な電子銃と、
上記電子銃からの上記電子ビームを集束する対物レンズと、
絞りに上記電子ビームを集束する第１のコンデンサレンズと、
上記対物レンズに上記電子ビームを集束する第２のコンデンサレンズと、
上記電子ビームを偏向する偏向器と、
試料を移動させるステージと、
上記試料から放出される二次電子或いは反射電子を検出する検出器と、
上記電子ビームのビーム電流とランディングエネルギーに対応して、上記試料上の上記電子ビームの開き角を設定する制御部とを具備する、
ことを特徴とする電子線応用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子線応用装置であって、
上記制御部は、前記ランディングエネルギーと前記ビーム電流に対応する、上記初期電圧、上記第１コンデンサレンズ、上記第２コンデンサレンズ、上記対物レンズの設定値、上記対物レンズに重畳するブースタ電圧、及び上記ステージのステージ電圧のリストを備えたテーブルを記憶する記憶部を有する、上記リストに基づき制御を行う、
ことを特徴とする電子線応用装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子線応用装置であって、
前記検出器は、
上記試料から放出される上記二次電子と上記反射電子のうち、上記反射電子が衝突する左反射板と右反射板と、
上記二次電子が衝突する中央反射板と、
上記衝突により再放出される再放出二次電子を検出する左検出器と右検出器と中央検出器とを備え、
上記制御部は、上記反射電子を上記左反射板と上記右反射板の位置に、上記二次電子を上記中央反射板の位置に導入するよう、上記対物レンズの設定値、上上記対物レンズに重畳するブースタ電圧、および上記ステージのステージ電圧を制御する、
ことを特徴とする電子線応用装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電子線応用装置であって、
上記左検出器と上記右検出器と上記中央検出器として軸上検出器を用いる、
ことを特徴とする電子線応用装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電子線応用装置であって、
表示部を更に有し、
上記制御部は、上記表示部に上記ビーム電流と上記ランディングエネルギーを表示して設定する画面を表示するよう制御する、
ことを特徴とする電子線応用装置。
【請求項６】
電子ビームを生成する電子源、
上記電子源から上記電子ビームを引き出す引き出し電極と引き出し電源、
上記電子ビームの初期電圧を制御する加速電極と電子銃電源、
上記電子ビームを集束する対物レンズ、
絞りに上記電子ビームを適切な第１の範囲に集束する第１のコンデンサレンズ、
上記対物レンズに上記電子ビームを適切な第２の範囲に集束する第２のコンデンサレンズ、
上記電子ビームを偏向する偏向器、
試料を移動させるステージ、
上記対物レンズに電界を重畳させるブースタ電極、
上記試料から放出される二次電子と反射電子のうち反射電子が衝突する左反射板と右反射板と二次電子が衝突する中央反射板、
上記衝突により再放出される二次電子を検出する左検出器と右検出器と中央検出器、
上記試料上に上記電子ビームを集束すると同時に、上記再放出される二次電子を上記左反射板と上記右反射板と上記中央反射板の配置に合わせた第３の範囲と第４の範囲に設定し、且つ上記電子ビームのビーム電流とランディングエネルギーと上記試料上の上記電子ビームの開き角を設定する制御部、
を具備したことを特徴とする電子線応用装置
【請求項７】
請求項６に記載の電子線応用装置であって、
上記制御部は、上記ランディングエネルギーと上記ビーム電流に対する上記第１の範囲、上記第２の範囲、上記第３の範囲、及び上記第４の範囲のリストを備えたテーブルを記憶する記憶部を有することを特徴とする電子線応用装置。
【請求項８】
請求項６に記載の電子線応用装置であって、
上記左検出器と上記右検出器と上記中央検出器に軸上検出器を用いて上記左反射板と上記右反射板と上記中央反射板の位置に配置することを特徴とする電子線応用装置。
【請求項９】
請求項６に記載の電子線応用装置であって、
上記左反射板と上記右反射板と上記左検出器と上記右検出器は、上記中央反射板及び中央検出器と上記試料との間に設置されることを特徴とする電子線応用装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の電子線応用装置であって、
表示部を更に有し、上記制御部は、上記表示部に上記ビーム電流と上記ランディングエネルギーを表示して設定する画面を表示するよう制御する、
ことを特徴とする電子線応用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡に係り、特に、低加速な電子ビームにより微細な回路パターンなどの試料を高分解能に観察および検査および分析する電子線応用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩなどの微小回路形成における欠陥の検出・測長・形状評価は種々の手法が使われている。例えば、光学式の検査装置では微小回路の光学像を生成し、その画像を異常検出のために検査する。しかし、それら光学像では、ごく小さい形状特徴の特定を可能にするには解像度が不十分であり、回路形成上で有害な欠陥と無害な欠陥との区別が不十分である。電子ビーム利用による欠陥検査手法は、コンタクト孔、ゲートおよび配線などの微小な形状特徴と微小欠陥の形状特徴を画像化するのに十分な解像度を備え、さらに、欠陥形状の陰影像コントラストに基づく重度の欠陥の分類検出に利用できる。したがって、電子線応用装置は、最小臨界寸法90nm以下で製造した微小回路の検査の場合は、光学式検査手法に比べてはるかに有利である。ＬＳＩなどの微小回路形成における欠陥観察・測長・形状評価に上記電子線応用装置は適用されている。
【０００３】
この電子線応用装置の一例に、二次電子の検出方位角、仰角の選別を行うことにより、レジストや絶縁膜などの欠陥の陰影を強調して効率的に欠陥を検出する方法がある。しかし、ＬＳＩ形成過程のレジストや、絶縁膜などの検査を行うと、画像形成のための電子線照射により、帯電やダメージが生じる。この帯電により、二次電子の軌道が変化し，観察像に輝度斑（シェーディング）が発生することがある。さらに、電子線照射により、レジストはダメージを受けて収縮する。これらのために、ＬＳＩの回路形状と欠陥を正確に観察することはできない。したがって、シェーディングとダメージの無い電子線応用装置を提供することが重要である。
【０００４】
このような電子線応用装置に関し、特許文献１には、コンデンサレンズにより観察分解能を向上する技術が開示される。さらに特許文献２には、開口絞りで観察分解能を向上する技術が開示される。特許文献３、および特許文献４には、コンデンサレンズと対物レンズの設定により観察分解能を向上する技術が開示される。
【０００５】
【特許文献１】特開平8-255589号公報
【特許文献２】特開2001-148232号公報
【特許文献３】特開平1159943号公報
【特許文献４】特開2005-203241号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子線による欠陥観察・測長・形状評価おいて、観察試料へのダメージと帯電を抑制するために、電子ビームの照射時のランディングエネルギーを５００Ｖ以下に下げることが有効であることが知られている。
【０００７】
その際、観察分解能と観察像のコントラストが著しく劣化する。その結果、微細な欠陥観察や測長・形状評価などができない場合が頻繁に生じている。これが、ランディングエネルギーを低加速化するための第1の課題である。
【０００８】
次に、欠陥観察や測長・形状評価を行なうためにランディングエネルギーを選択する作業が生じる。その際、ランディングエネルギーを連続可変にすることで、シェーディングとダメージを抑制した観察条件をオペレータが見つける作業の効率を向上できる。しかし、ランディングエネルギーを変えようとすると、電子ビームの軸や観察倍率などがずれて、欠陥観察や測長・形状評価などができない場合が頻繁に発生する。これが、ランディングエネルギーを低加速化するための第２の課題である。
【０００９】
上述した特許文献１−４では、各ビームランディングで観察分解能を向上することはできるが、上記の第１と第２の課題を両立することはできない。
【００１０】
本発明の目的は、上記の第１と第２の課題を両立することにより、シェーディングとダメージの無い電子線応用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては、上記の目的を解決するため、電子線応用装置において、電子ビームを所望の加速エネルギーで電子銃から放射し、第１コンデンサレンズにより電子ビームを絞り上で適切な第１の範囲に集束し、第２コンデンサレンズにより電子ビームを対物レンズ上で適切な第２の範囲に集束し、対物レンズで電子ビームを試料に集束し、また試料を搭載するステージには負の電位を印加し、電子ビームの照射時のランディングエネルギーを制御する構成を取る。
【００１２】
好適には、対物レンズには正の電圧(以下、ブースタ電圧)を重畳し集束作用にともなうビームのボケ(収差)を抑制する。対物レンズのように、試料空間に電場と磁場を漏らすことで、レンズ作用空間内に試料を置く対物レンズは、セミインレンズ又はイマージョンレンズである。一方、試料空間に電場と磁場への漏洩を抑制した対物レンズは、アウトレンズである。セミインレンズは、高分解能を優先にしたＳＥＭに、アウトレンズは、試料の観察環境をコントロールするＳＥＭに用いる。本発明は高分解能観察を優先したセミインレンズのＳＥＭの装置構成および制御により好適に適用されるものであるが、アウトレンズに適用することもできる。
【００１３】
電子ビームを照射した上記試料表面からは、二次電子と反射電子が放出される。ステージと対物レンズの間の電場と磁場により二次電子を引き上げて収束する。二次電子は対物レンズを通過して、第１の検出器に取り込まれる。この第１の検出器は電子ビームの軸を中心に輪帯形状の検出領域を有している。電場と磁場の組合せを適切に選択することで、電子ビームを試料に集束し、かつ第1の検出器の検出領域にあわせて二次電子を第３の範囲に集束する。第３の範囲は、二次電子を第１の検出器に照射する領域であり、二次電子の集束ビーム径で表される。
【００１４】
更に、第１の検出器とは異なる観察像を同時に行なうために第２の検出器を搭載する。この第２の検出器は、第1の検出器と電子銃の間に搭載する場合は、第１の検出器の輪帯形状の検出領域の中央部を上記電子ビームと反射電子が通過する。対物レンズにより反射電子を第２の検出器の検出領域に合わせて第４の範囲に集束する。この第４の範囲は、反射電子が第１の検出器の開口部を通過して第２の検出器に衝突する領域であり、反射電子の集束ビーム径で表される。この第２の検出器を複数に分割して信号を検出すると、従来のＳＥＭ観察像に加えて陰影像や立体像を同時取得することができる。
【００１５】
一方、セミインレンズのＳＥＭの装置構成により、対物レンズにより反射電子を第１の検出器の検出領域にあわせて第３の範囲に集束し、二次電子を第２の検出器の検出領域に合わせて第４の範囲に集束する場合もある。この場合は、第１の検出器を複数に分割して信号を検出する。この場合、第２の検出器は、第１の検出器の輪帯形状の検出領域の中央部を通過した二次電子を検出する。
【００１６】
さて、第１コンデンサレンズにより第１の範囲を狭くすると、絞りを通過するビーム電流を増大することができる。一方、第２コンデンサレンズにより第２の範囲を狭くすると、電子ビームの試料に集束する開き角を小さくすることができる。
【００１７】
開き角は、電子ビームの試料上の集束ビーム径に影響する。集束ビーム径は、回折収差、色収差、幾何収差と光源径などにより変化する。回折収差は電子の波動性によりビームが広がる現象でありランディングエネルギーと開き角に依存する。色収差は電子ビームの速度分布により対物レンズなどによりビームを集束する際に広がる現象であり、レンズの性能とランディングエネルギーと開き角に依存する。幾何収差は対物レンズなどによりビームを集束する際に広がる現象であり、レンズの性能と開き角に依存する。光源径は上記ランディングエネルギーとビーム電流と開き角に依存して影響が変化する。
【００１８】
回折収差、色収差、幾何収差と光源径は、開き角に依存して影響が変化する。そのため、ランディングエネルギーとビーム電流の組み合わせ毎に、集束ビーム径を最小にする最適な開き角が１つ存在する。この最適開き角は式（１）となる。
【００１９】
【数１】
2010086723.tif 000003
【００２０】
ここで、Vaccはランディングエネルギー、ΔＶは電子ビームのエネルギー分布、V0は加速エネルギー、Hはプランク定数、Eは電荷素量、Mは電子質量、Ccは色収差、Csは球面収差、Lは光源輝度、Lpは空間電荷効果による光源輝度係数、α0は光源でのビーム開き角、Ipはビーム電流である。
【００２１】
上記の最適開き角αに相当する第２の範囲に集束する第２コンデンサレンズの設定値の計算式又はリストを持つことにより、ランディングエネルギーを連続可変にすることができる。
【００２２】
一方、ランディングエネルギーを減少するためにステージを負電位に増大すると、試料上から放出される二次電子と反射電子をより強く加速するために第３の範囲と第４の範囲が狭くなる。第３の範囲と第４の範囲が変化すると、試料帯電などによる二次電子と反射電子の分別不良が発生し、観察像にシェーディングが発生しやすくなる。電子銃から放射するときの加速エネルギーを下げてランディングエネルギーを減少すると、二次電子の加速は変化しないために第３の範囲は変化せず、反射電子の放出エネルギーが低下するために第４の範囲は狭くなる。第４の範囲が狭くなることにより、反射電子像のコントラストが低下する。ステージの電位と上記加速エネルギーの組み合わせにより、第４の範囲を変化させずにランディングエネルギーを変更することができる。したがって、ランディングエネルギーを変更した際に、最適開き角αと第３の範囲と第４の範囲の最適値を得るためには、加速エネルギーとステージ電位とブースタ電位と第１コンデンサレンズと第２コンデンサレンズの設定値の組み合わせを決定する制御式又はリストが必要である。
【００２３】
第２に、ランディングエネルギーを連続可変にすることで、シェーディングとダメージを抑制した観察条件をオペレータが見つける作業の効率を向上できる。しかし、ランディングエネルギーを変えようとすると、電子ビームの軸や観察倍率などがずれて、欠陥観察・測長・形状評価を阻害する場合が頻繁に発生する。原因は、ランディングエネルギーを連続可変にする際、第１コンデンサレンズと第２コンデンサレンズの焦点距離が変化し、ビーム軸を制御するアライナと偏向器などの偏向量も変化してしまうためである。
【００２４】
制御式又はリストを保持した該電子線応用装置では、観察試料へのダメージと帯電などを抑制するために電子ビームの照射時のランディングエネルギーを下げても、観察像の劣化とコントラストの劣化を同時に抑制することが可能になる。この制御式又はリストは、より好適には加速エネルギーとステージ電位とブースタ電位と第１コンデンサレンズと第２コンデンサレンズと対物レンズの設定を含む。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、電子ビームの照射時のランディングエネルギーを所望の設定に変更しても、複雑な調整することなく高分解能で高コントラストな観察が可能となる。その結果、観察試料へのダメージと帯電などを抑制し、微細な欠陥観察や測長・形状評価を可能とする電子線応用装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳述する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施例である電子線応用装置の基本構成を示す。本実施例は、第１、第２の検出器で、それぞれ反射電子、二次電子を検出する場合を例示して説明する。
【００２８】
第１の実施例の電子線応用装置は、電子ビーム１００を生成する電子源１０１、電子を引き出す引き出し電極１０２と引き出し電源１０３、電子ビームの初期電圧を制御する加速電極１０４と電子銃電源１０５、電子ビーム１００を集束する対物レンズ１０６、絞り１０７に電子ビームを適切な第１の範囲１０８に集束する第１のコンデンサレンズ１０９、対物レンズ１０６に電子ビーム１００を適切な第２の範囲１１０に集束する第２のコンデンサレンズ１１１、電子ビーム１００を偏向する偏向器１１２、試料１１３を移動させるステージ１１４、対物レンズ１０６に電界を重畳させるブースタ電極１１５、試料１１３から放出される二次電子１１６と反射電子１１７のうち反射電子１１７が衝突する左反射板１１８と右反射板１１９、二次電子１１６が衝突する中央反射板１２０、上記衝突により再放出される二次電子を検出する左検出器１２１と右検出器１２２と中央検出器１２３により構成される。
【００２９】
試料表面へのダメージと帯電などを抑制するために、ステージ電源１２４により負電圧を印加して電子ビーム１００を減速する。上記負電圧により、ランディングエネルギーを減速し、二次電子を加速する。対物レンズ１０６とステージ１１４の間の電界を強くすると、色収差と幾何収差を抑制することで観察像の分解能を向上する一方で、左反射板１１８と右反射板１１９での反射電子の第３の範囲１２５と、中央反射板１２０での二次電子の第４の範囲１２６が狭くなり観察像のコントラストが変化しやすくなる。試料１１３上に電子ビーム１００を集束すると同時に、左反射板１１８と右反射板１１９と中央反射板１２０の配置に合わせた第３の範囲１２５と第４の範囲１２６に設定できるように、対物レンズ１０６とブースタ電源１２７を最適化する。
【００３０】
電子線応用装置は、制御部である制御装置２０１により集中制御をおこなう。表示画面２０２と入力システム２０３とネットワーク通信２０４により、オペレータと制御装置２０１間のインターフェースを確保する。オペレータが入力システムによりランディングエネルギーまたはビーム電流の変更を要請すると、制御装置２０１は電子銃電源１０５とステージ電源１２４とブースタ電源１２７と第１のコンデンサレンズと第２のコンデンサレンズと対物レンズ１０６の設定を適切に変更する。ネットワーク通信２０４内の各ボックスは、それぞれ対応する電子銃電源１０５、ステージ電源等の制御回路ブロックを示す。制御装置２０１、表示画面２０２、入力システム２０３はネットワーク通信２０４に接続された、中央処理部（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、表示部、入力部、記憶部を有するコンピュータシステムなどを用いて構成できることは言うまでもない。
【００３１】
以上の基本構成は、電子線応用装置の一構成例を示しており、例えば、二次電子の集束を助ける制御電極やビーム電流を測定するファラデーカップなどを設けても本実施例の機能を達成することができる。また、偏向器１１２と第１コンデンサレンズ１０９と第２コンデンサレンズ１１１は、一般に静電型と電磁型のタイプがありどちらを選択しても良い。左検出器１２１と右検出器１２２と中央検出器１２３は、軸上検出器を用いることにより左反射板１１８と右反射板１１９と中央反射板１２０の位置に配置し、これらの反射板を省略した構成を取っても良い。
【００３２】
二次電子放出の発生箇所における方位角を複数に選別して検出するために、左反射板と右反射板を複数に分割し、それぞれの反射板に対して新規の検出器を設けることも可能である。対物レンズ１０６での電子ビーム１００の集束に対して干渉しないように、ブースタ電圧１２７をかける磁極と上記制御電極の電子ビーム１００の通過する穴の淵になめらかな傾斜を持たせることも可能である。
【００３３】
図２は、実施例１の電子線応用装置の表示部の表示画面２０２上に表示される制御画面の一例を示す。観察試料のダメージや帯電を考慮して、オペレータは入力システム２０３からランディングエネルギーとビーム電流を所望の値に指定する。同図に図示するように、画面上のスライダー２０６、２０７を画面上で調整することで、所望のランディングエネルギーとビーム電流を設定できる。設定されたランディングエネルギーとビーム電流の要請値に答えて、制御装置２０１は、開き角と第３の範囲と第４の範囲が最適値になるような設定を、制御式又はリストにより見出す。なお、図中の２０８は観察像の表示画面を示す。なお、図面上のスライダー２０６と２０７に替えて、調整つまみを入力システム２０３に設ける装置構成の場合もある。
【００３４】
なお、制御式又はリストは、後で例示して説明するように、初速電圧とステージ電圧とブースタ電圧と第１コンデンサレンズと第２コンデンサレンズと対物レンズの設定値の組み合わせを各ランディングエネルギーと各ビーム電流に対して有する必要がある。
【００３５】
図３は、実施例１の電子線応用装置の制御装置２０１が行う設定シーケンスの一例を示す。
【００３６】
電子線応用装置の制御装置２０１は、ウェーハマップと欠陥ファイルの選択（３０１）とウェーハの装置への導入（３０２）を行った後、位置合わせ（３０３）と検査欠陥の選択（３０４）を行う。検査レシピ選択画面の表示（３０５）を行った後、検査レシピの選択（３０６）に進む。以上の作業が終了した後、検査開始（３０７）に進む。欠陥検査を開始するまでに必要な設定は以上の通りである。
【００３７】
欠陥検査を開始すると、ステージ移動（３０８）を行った後、ＳＥＭ像である観察像の取得（３０９）を実施する。検査終了判定（３１０）にて、検査継続の場合は検査開始（３０７）に戻り、検査終了の場合はウェーハの装置からの排出（３１３）に進む。図示を省略したが、観察像取得（３０９）で検査手順は分岐し、観察像より欠陥を抽出する工程が同時に進められる。本実施例では、検査開始から検査終了までの単位時間に検出した欠陥の個数が欠陥検出速度であり、検査欠陥の選択（３０４）で選んだ欠陥のうち、検出できた欠陥の確立が欠陥検出精度である。ウェーハマップと欠陥ファイルの選択とウェーハの装置への導入は順番を入れ替えることができる。位置合わせと検査欠陥の選択（３０４）と検査レシピ選択画面の表示（３０５）は順番を入れ替えることができる。ただし、検査レシピの選択（３０６）は検査レシピの選択画面の表示（３０５）より後である。
【００３８】
検査終了判定の後に、検査特性値の算出（３１１）と検査レシピデータベースの書き換え（３１２）の工程を追加する。検査特性値の算出（３１１）では、欠陥検出速度および、欠陥検出精度および、帯電ロバスト性および、検出可能な最小欠陥サイズおよび、検査レシピの使用頻度および、帯電傾向などを算出する。検査レシピデータベースの書き換えでは、検査特性値の算出で求めた値を、データベースの検査特性値に書き込む。検査レシピデータベースの書き換え結果は、検査レシピ選択画面の表示に反映される。これにより、検査レシピの構成要素は検査毎に更新され、より正確な検査特性をデータベースに保管することができる。さらに、上記のデータベースをもとに、学習機能により検査特性値を自動的に改善することも可能である。
【００３９】
上記設定シーケンスは検査に適用した場合であり、測長や定点観察などに適用する場合は設定シーケンスが一部異なる。
【００４０】
図４は、実施例１の電子線応用装置の制御式又はリストの一例である設定テーブルの一具体例を示す図である。４０１は設定テーブルを示し、設定テーブル４０１の各パラメータは、ランディングエネルギー（eV）とビーム電流の値(pA)の組み合わせによりその値が設定される。各設定テーブル４０１は、装置設定パラメータとして、初期電圧、第１コンデンサレンズ、第２コンデンサレンズ、対物レンズ、ブースタ電圧、ステージ電圧を有し、それぞれ対応する制御パラメータ、ビーム制御内容は図示の通りである。
【００４１】
ランディングエネルギーは初期電圧とステージ電圧の差により制御させる。ビーム電流の制御は、第１コンデンサレンズにより第１の範囲を制御することで実現する。この際、第１コンデンサレンズはビーム電流と初期電圧に関する制御パラメータの制御式またはリストであるテーブルに記憶された値に従い自動的に制御することができる。ランディングエネルギーにあわせた開き角の制御は、第２コンデンサレンズにより第２の範囲を制御することにより実現する。この際、第２コンデンサレンズは初期電圧と第１コンデンサレンズと対物レンズとブースタ電圧とステージ電圧に関する制御パラメータの制御式またはリストに従い自動的に制御することができる。ランディングエネルギーにあわせた検出信号の制御は、対物レンズとブースタ電圧により第３の範囲と第４の範囲を制御することにより実現する。
【００４２】
このとき、電子銃とステージ電圧の差をランディングエネルギーに固定した状態で、初期電圧を上げることにより、第３の範囲と第４の範囲を制御することもできる。初期電圧を変えると、第１コンデンサレンズと第２コンデンサレンズと対物レンズとブースタ電圧とステージ電圧を変更する必要がある。
【００４３】
このように、各パラメータを別々に制御することができないため、初期電圧と第１の範囲と第２の範囲と第３の範囲と第４の範囲を各ランディングエネルギーと各ビーム電流に対して制御するためには、図４の設定テーブル４０１に示すようなリストを保持する必要がある。初期電圧と第１コンデンサレンズと第２コンデンサレンズと対物レンズとブースタ電圧とステージ電圧の装置設定を一組とする装置設定パラメータはランディングエネルギーとビーム電流の関数とすることで自由に選択できるようできる。
【実施例２】
【００４４】
図５は、第２の実施例の電子線応用装置の基本構成を示す図である。
【００４５】
本実施例の電子線応用装置は、電子ビーム１００を生成する電子源１０１、電子を引き出す引き出し電極１０２と引き出し電源１０３、電子ビームの初期電圧を制御する加速電極１０４と電子銃電源１０５とからなる電子銃、電子ビーム１００を集束する対物レンズ１０６、絞り１０７に電子ビームを適切な第１の範囲１０８に集束する第１のコンデンサレンズ１０９、対物レンズ１０６に電子ビーム１００を適切な第２の範囲１１０に集束する第２のコンデンサレンズ１１１、電子ビーム１００を偏向する偏向器１１２、試料１１３を移動させるステージ１１４、対物レンズ１０６に電界を重畳させるブースタ電極１１５、試料１１３から放出される二次電子１１６と反射電子１１７が衝突する反射板１２０、この衝突により再放出される二次電子を検出する検出器１２３により構成される。
【００４６】
試料表面へのダメージと帯電などを抑制するために、ステージ電源１２４により負電圧を印加して電子ビーム１００を減速する。この負電圧により、ランディングエネルギーを減速し、二次電子を加速する。対物レンズ１０６とステージ１１４の間の電界を強くすると、色収差と幾何収差を抑制することで観察像の分解能を向上する一方で、左反射板１１８と右反射板１１９での反射電子の第３の範囲１２５と、中央反射板１２０での二次電子の第４の範囲１２６が狭くなり観察像のコントラストが変化しやすくなる。試料１１３上に電子ビーム１００を集束すると同時に、中央反射板１２０の配置に合わせた第４の範囲１２６に設定できるように、対物レンズ１０６とブースタ電源１２７を最適化する。
【００４７】
電子線応用装置は、制御装置２０１により集中制御をおこなう。表示画面２０２と入力システム２０３とネットワーク通信２０４により、オペレータと制御装置２０１間のインターフェースを確保する。オペレータが入力システムによりランディングエネルギーまたはビーム電流の変更を要請すると、制御装置２０１は電子銃電源１０５とステージ電源１２４とブースタ電源１２７と第１のコンデンサレンズ１０９と第２のコンデンサレンズ１１１と対物レンズ１０６の設定を適切に変更する。
【００４８】
上記基本構成は、本実施例を実現する電子線応用装置の一つの構成例であり、例えば、二次電子の集束を助ける制御電極やビーム電流を測定するファラデーカップなどを設けても本実施例の機能を達成することができる。また、偏向器と第１コンデンサレンズと第２コンデンサレンズは、一般に静電型と電磁型のタイプがありどちらを選択しても良い。検出器１２３は、軸上検出器を用いることにより反射板１２０の位置に配置しても良い。
【００４９】
二次電子放出の発生箇所における方位角を複数に選別して検出するために、左反射板と右反射板を複数に分割し、それぞれの反射板に対して新規の検出器を設けることも可能である。対物レンズ１０６での電子ビーム１００の集束に対して干渉しないように、ブースタ電圧１２７をかける磁極と制御電極の電子ビーム１００の通過する穴の淵になめらかな傾斜を持たせることも可能である。
【実施例３】
【００５０】
図６は、第３の実施例である電子線応用装置の基本構成を示す図である。
【００５１】
本実施例の電子線応用装置は、実施例１および実施例２における対物レンズ１０６がセミインレンズであったものをアウトレンズ２０９に変更した構成のものである。電場と磁場の組合せを変えるために、制御電極２１０をアウトレンズ２０９の中に組み込み、二次電子と反射電子の軌道を制御する構成を持つ。
【００５２】
以上詳述してきた本発明によれば、複数の設定パラメータを独立に制御できない装置において、設定値間のトレードオフを考慮して、オペレータが選ぶパラメータを最小限にする制御が可能な電子線応用装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる、電子線応用装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施例に係わる、電子線応用装置の制御画面の基本構成を示す図である。
【図３】第１の実施例に係わる、電子線応用装置の設定シーケンスを示す図である。
【図４】第１の実施例に係わる、電子線応用装置の設定テーブルを示す図である。
【図５】第２の実施例に係わる、電子線応用装置の構成を示す図である。
【図６】第３の実施例に係わる、電子線応用装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００…電子ビーム、１０１…電子源、１０２…引き出し電極、１０３…引き出し電源、１０４…加速電極、１０５…電子銃電源、１０６…対物レンズ、１０７…絞り、１０８…第１の範囲、１０９…第１のコンデンサレンズ、１１０…第２の範囲、１１１…第２のコンデンサレンズ、１１２…偏向器、１１３…試料、１１４…ステージ、１１５…ブースタ電極、１１６…二次電子、１１７…反射電子、１１８…左反射板、１１９…右反射板、１２０…中央反射板、１２１…左検出器、１２２…右検出器、１２３…中央検出器、１２４…ステージ電源、１２５…第３の範囲、１２６…第４の範囲、１２７…ブースタ電源、２０１…制御装置、２０２…表示画面、２０３…入力システム、２０４…ネットワーク通信、２０５…制御画面、２０６…ランディングエネルギー設定、２０７…ビーム電流設定、２０８…表示画面、２０９…アウトレンズ、２１０…制御電極、４０１…設定テーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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