(57)【要約】      （修正有）【課題】安価な構成により、精度よく測定可能な検査装置を提供する。【解決手段】電子ビームを偏向させて試料を検査する検査装置であって、電子ビームを照射する電子銃と、電子ビームを偏向させる偏向器１０９と、偏向器を制御する偏向制御部１０１と、偏向制御部１０１の偏向信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器１０２と、デジタル−アナログ変換器１０２の出力信号の極性を変えて出力する反転アンプ１０３と、デジタル−アナログ変換器の出力信号の極性を反転せずに出力する非反転アンプ１０６と、信号の遅延量を可変する可変遅延部１０４、１０７と、可変遅延部１０４、１０７の遅延量を制御する遅延制御部１１０とを有する。遅延制御部１１０の制御により可変遅延部１０４、１０７の遅延量を調整することで、反転アンプ１０３と非反転アンプ１０６の間の遅延差をなくし、安価に精度良く非点誤差を解消する。【選択図】図２
2014165087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを偏向させて試料を検査する検査装置であって、
電子ビームを照射する電子銃と、
電子ビームを偏向させる偏向器と、
前記偏向器を制御する偏向信号を生成する偏向制御部と、
前記偏向制御部の偏向信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器と
前記デジタル−アナログ変換器からの入力信号の極性を変えずに第１の出力信号を出力する反転アンプと、
前記デジタル−アナログ変換器からの入力信号の極性を反転して第２の出力信号を出力する非反転アンプと、
入力された第１の出力信号の遅延量を可変させて出力する第１の可変遅延部と、
入力された第２の出力信号の遅延量を可変させて出力する第２の可変遅延部と、
前記第１及び第２の可変遅延部の遅延量を制御する遅延制御部と、を有し
前記遅延制御部で、第１及び第２の出力信号の少なくとも１つを設定された遅延量となるよう、第１及び第２の可変遅延部の少なくとも１つ制御することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置であって、
前記第１及び第２の可変遅延部は、可変抵抗または可変コンデンサまたはその両方を用いて構成したＲＣフィルタを用いることを特徴とした検査装置。
【請求項３】
請求項１記載の検査装置であって、
前記第１及び第２の可変遅延部は、異なる次数のフィルタをスイッチで切替える構成であることを特徴とした検査装置。
【請求項４】
請求項１記載の検査装置であって、
前記第１及び第２の可変遅延部は、多段接続したフィルタをスイッチで切替える構成であることを特徴とした検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記偏向制御部の偏向信号をアナログ信号に変換し、前記反転アンプに出力する第１のデジタル−アナログ変換器と、
前記偏向制御部の偏向信号をアナログ信号に変換し、前記非反転アンプに出力する第２のデジタル−アナログ変換器とを有することを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを偏向させて試料を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１１−１０８６５０号公報公報（特許文献１）がある。この公報には、「六重極間のクロスオーバーに弱い六重極を加えることによって、A5又はD6のないローズ様補正装置又はクリュー様補正装置の作製を可能にする。あるいは本発明は、弱い六重極と十二重極の両方を加えることによって、A5とD6のいずれも存在しない補正装置を作製する。」と記載されている。
また、特開２００８−９７９０２号公報（特許文献２）がある。この公報には、「電子ビーム装置は、電子ビームの非点収差調整を行う非点収差調整手段を備え、試料Ｗに形成されたパターンの画像から得たフォーカス評価値を最大にする補正電圧を非点収差調整手段に与える。非点収差調整手段は電子ビームの光軸を中心として対向する複数対の電極又はコイルを備える多極子である。」とが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０８６５０公報
【特許文献２】特開２００８−９７９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体検査等を行う検査装置では電子ビームを磁界または電界を用いて曲げる偏向を行い、目的の位置に照射する。電子ビームの偏向器は、磁界により偏向を行う場合は対極したコイル、電界により偏向を行う場合は対極した電極を基本単位として構成されている。偏向器がコイルの場合は、対極するコイルに正負逆の電流を流し、電極の場合は対極する電極に正負逆の電圧を与えて偏向を行う。この際、電流や電圧の正負が真逆になっていないと、電子ビームが形成する焦点の深さ（ｚ軸）方向の位置がｘ軸方向とｙ軸方向で異なってしまう非点収差の原因となる、非点誤差が生じる。
また、対極するコイルに流す電流または電極にかける電圧の波形タイミングが完全にあっていないと、電流や電圧の正負が真逆にならず、この場合でも非点誤差が生じる。
非点誤差により非点収差が生じると、電子ビームの焦点形状が楕円形となり、半導体計測および検査装置から得られる画像がある特定の方向に滲んだような画像となり不鮮明になっていまい、計測・検査精度が低下するという問題がある。
この問題に対し、特許文献１では、非点調整用のレンズを追加して、非点収差を低減する方法について記述されているが、レンズを追加する分半導体計測・検査装置が巨大化し、また非点調整用のレンズ自体が電子ビームに対する新たな外乱となる可能性がある。
特許文献２では、コイルからなる非点収差調整器を設ける構成により、検査精度を向上することが記載されているが、非点収差自体の発生を改善するものでなく、また非点収差調整を高精度に行おうとすると、多極のコイルを用いることが必要であり、コストがかかる。
また、電子ビームを用いる検査においては、試料への帯電量を抑制するためスキャンの高速化が求められるが、スキャンを速くするためには、偏向器を高速制御する必要があり、偏向器の対極するコイルや電極への正負信号にタイミング差があった場合、このタイミング差が走査を速くするほど相対的に大きくなってしまうという問題がある。例えば、偏向器に入力される正負信号のタイミング差が１００ｎｓあった場合を考える。例えば、通常の速度で１走査線の走査にかかる時間が５０μｓであるとすると、１走査線あたりのタイミング差は０．２％である。偏向器の制御にのこぎり波を用いた場合、時間のずれの割合は電流や電圧にそのまま比例するので、対極するコイルに流れる電流や電極にかかる電圧のずれも０．２％である。次に、走査の速さを２倍にすると１走査線の走査にかかる時間が２５μｓとなる。一方で正負信号のタイミング差は走査時間にかかわらず１００ｎｓのままであるので、１走査線あたりのタイミング差は０．４％と２倍になり、対極するコイルに流れる電流や電極にかかる電圧のずれも２倍の０．４％である。さらに走査の速さを５倍にすると対極するコイルに流れる電流や電極にかかる電圧のずれも５倍の１．０％となって、走査の速さの増加がそのまま、偏向器の電流や電圧の差として現れる。絶対的なパーセンテージとしてはこれらの値は小さいが、電子ビームのビーム径は微小であるため、実際は大きく影響を受ける。
特許文献１や特許文献２の技術では非点誤差自体は生じてしまうため、上記の課題を有し、これを抑制しようとすると、装置構成が大型化してコストがかかり、制御も複雑になる恐れがある。
そこで本発明は、安価な構成により、精度よく測定可能な検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電子ビームを偏向させて試料を検査する検査装置であって、電子ビームを照射する電子銃と、電子ビームを偏向させる偏向器と、前記偏向器を制御する偏向信号を生成する偏向制御部と、前記偏向制御部の偏向信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器と前記デジタル−アナログ変換器からの入力信号の極性を変えずに第１の出力信号を出力する反転アンプと、前記デジタル−アナログ変換器からの入力信号の極性を反転して第２の出力信号を出力する非反転アンプと、入力された第１の出力信号の遅延量を可変させて出力する第１の可変遅延部と、入力された第２の出力信号の遅延量を可変させて出力する第２の可変遅延部と、前記第１及び第２の可変遅延部の遅延量を制御する遅延制御部と、を有し前記遅延制御部で、第１及び第２の出力信号の少なくとも１つを設定された遅延量となるよう、第１及び第２の可変遅延部の少なくとも１つ制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、安価な構成により、精度よく測定可能な検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】半導体計測装置の構成図の例である。
【図２】第１の実施例にかかる偏向部の構成図の例である。
【図３】ＲＣフィルタ特性の例である。
【図４】ＲＣフィルタを用いた可変遅延部の構成例である。
【図５】ベッセルフィルタの構成例である。
【図６】第２の実施例にかかる可変遅延部の構成例である。
【図７】第３の実施例にかかる可変遅延部の構成例である。
【図８】インターフェースの構成例である。
【図９】第４の実施例記載の偏向部の構成図の例である。
【図１０】第１の実施例にかかる自動制御のフローの例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【０００９】
本実施例では、電子ビームを偏向させて試料を検査する検査装置の一例として、半導体計測装置の構成を説明する。
【００１０】
まず図１に半導体計測装置の構成を示す。半導体計測装置は電子ビーム３を出力する電子銃１、電子ビーム３を集束する集束レンズ２、電子ビーム３の方向を変え、電子ビームを資料５に当てる位置を制御する偏向部１０、電子ビームを３再び集束させる対物レンズ４、測定対象物である試料５、電子ビーム３が試料５に当たり、放出される２次電子６、放出された２次電子を検出する検出器７から構成される。
【００１１】
図２に偏向部１０の構成を示す。偏向部１０は、デジタル信号により偏向の大きさを制御する偏向制御部１０１、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ（デジタル-アナログ変換器）１０２、入力信号の正負を反転させた信号を出力する反転アンプ１０３、入力信号の正負を変えずにそのまま出力を行う非反転アンプ１０６、入力信号に群遅延（周波数に対する時間遅延の関数）を与えて出力し、その群遅延量の調整が行える可変遅延部１０４、１０７、アナログ信号の増幅を行う増幅アンプ１０５、１０８、電子線の偏向を行う偏向器１０９、遅延量の制御を行う遅延制御部１１０から構成される。また、ユーザが、遅延制御部の遅延量の入力を行うユーザインターフェース１１１が設けられており、ユーザインターフェースからの入力により偏向部１０の遅延制御部１１０が制御されるようになっている。ユーザインターフェイス１１１は、偏向部に固定させて備え付けられていてもよいし、また、偏向部に取り外し可能に設けられていてもよい。また、ユーザインタフェースのみ単体で有していてもよい。また、有線接続、無線接続のいずれであってもよい。
【００１２】
偏向はx軸方向とy軸方向それぞれに対して行わるため、各軸に対して偏向部１０を備える。また、半導体計測装置の構成によって偏向電極が上下に複数段ある場合は、その段数分偏向部１０を備える構成とする。
【００１３】
次に、可変遅延部１０４、１０７の構成例を図４に示す。可変遅延部１０４、１０７は抵抗とコンデンサから構成されるＲＣローパスフィルタとなる。抵抗値が可変、または、コンデンサ値が可変、またはその両方が可変の素子から構成される。図４では例として両方の素子が可変としている。
【００１４】
このローパスフィルタの特性の例を図３（ａ）、（ｂ）に示す。まず、図３（ａ）に示すようにローパスフィルタのカットオフ周波数を、偏向制御を行うアナログ信号の信号周波数以上となるように抵抗やコンデンサ値を設定する。このようにカットオフ周波数を設定すると、アナログ信号はフィルタのカットオフ特性の影響を受けないため可変遅延部は入力信号の波形を変化させることなく、遅延のみを行い信号出力を行える。
【００１５】
次に、群遅延特性を図３（ｂ）に示す。ローパスフィルタの群遅延特性が平坦になっている周波数に、信号の周波数成分が入るよう、カットオフ周波数の設定と合わせて、抵抗やコンデンサ値を設定する。信号周波数成分が群遅延量が平坦ではない部分に及ぶと、可変遅延部の出力信号にひずみが生じる。一方、周波数特性が平坦な部分の群遅延量は、信号全体に与える遅延量に対応する。つまり、群遅延量が大きくなるほど、遅延量が増加する。
【００１６】
ＲＣローパスフィルタにおいては、カットオフ周波数が大きくなるほど、群遅延が小さくなるため、抵抗値や、コンデンサの値を小さく変化させることで、群遅延量を小さくすることができる。カットオフ特性と遅延量の変化特性を図３のそれぞれ（ａ）と（ｂ）に線種ごとに示す。
【００１７】
実線１００１、１０１１が抵抗値またはコンデンサの値を大きく設定し遅延量を大きく設定した場合で、カットオフ周波数が低く、群遅延量が大きくなっている。破線１００２、１０１２の特性は抵抗値またはコンデンサの値を実線の場合より小さく設定し、遅延量を小さく設定した場合で、点線１００３、１０１３の特性は抵抗値またはコンデンサの値をさらに小さく設定し、遅延量をより小さくした場合の特性である。
【００１８】
以上の３条件の時間波形を図３（ｃ）に示す。抵抗値やコンデンサの値を大きくしていくことで、細い実線の入力波形１０２０に対し、波形を歪ませることなく、遅延のみを与えて、点線１０２３、破線１０２２、実線１０２１の順に遅延量を大きくして出力を行う。
上記の原理によって、本発明によれば、反転アンプと非反転アンプとの間に生じる遅延を解消するよう制御することができる。
【００１９】
図８にユーザインターフェース１１１の例を示す。ユーザインターフェース１１１は、測定画像表示部１０６１と、遅延設定スクロールバー１０６２、遅延量表示部から構成される。遅延設定スクロールバーや遅延量表示部は、ｘ軸、ｙ軸ごとの＋、−両電極ごとに備える。例えば、図中の+Xスクロールバーと遅延量表示は、図２で偏向器１０９の正側の信号遅延を制御する可変遅延部１０７の遅延量に対応し、-Xスクロールバーは負側の信号遅延を制御する可変遅延部１０４の遅延量に対応する。それぞれのスクロールバーを動かすことで遅延制御部１１０は可変遅延部１０４や１０７の遅延量を制御する。ユーザは、測定画像表示部１０６１の測定結果を見ながら、偏向器の各電極の遅延量を遅延設定スクロールバーを例えばマウスを用いて動かし、非点誤差による画像の流れが見えなくなるよう遅延量調整を行う。なお、上記のユーザの調整を自動化して制御する構成としてもよい。
【００２０】
なお、本実施例では、ユーザの入力により遅延制御部が制御される構成として説明したが、コンピュータ等により自動制御されるものであってもよい。図１０に自動制御のフローの例を示す。まず、偏向回路の遅延量をあらかじめ定めた初期値に設定する（Ｓ１１）。その状態で非点検出を行い、次に遅延量を１単位増加させ、さらに非点検出を行う（Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４）。その後、遅延量増加前後の非点誤差量を比較し、誤差が減少した場合はさらに遅延量を増加させ（Ｓ１５−Ｙｅｓ、Ｓ１３）、誤差が減少しなかった場合は次のフローへと移る（Ｓ１５−Ｎｏ）。今度は、偏向回路の遅延量を減少させ、非点検出を行う（Ｓ１６、Ｓ１７）。その後、遅延量減少前後の非点誤差量を比較し、誤差が減少した場合はさらに遅延量を減少させ（Ｓ１８−Ｙｅｓ、Ｓ１６）、誤差が減少しなかった場合は次の１つ前の遅延量に戻し、制御を終了する（Ｓ−Ｎｏ、Ｓ１９）。これらの制御をｘ軸、ｙ軸ごとの＋、−両電極ごとに行うのが望ましい。また、自動制御後にユーザが手動で最終調整しやすいよう、自動制御の遅延量の数値変化や測定画像の過程を制御中に表示する。さらに、遅延量が大きく外れないように、自動制御を行う前に、ユーザがＧＵＩ上で遅延量の制御範囲をあらかじめ設定するようにしてもよい。
【００２１】
以上のように、可変遅延部により遅延を調整して偏向を行うことで、反転アンプと、非反転アンプとの出力に遅延差が存在していても、偏向器の両電極間では、正負対称な電圧を与えることができる。偏向器には正負対称な電圧をかけられることで、非点誤差を低減することができ、制度の良い計測画像を得ることができる。
【００２２】
よって、本発明によれば、安価な構成により、精度よく測定可能な検査装置を提供することができる。なお、本実施例では反転アンプと非反転アンプのタイミング差に主眼を置いて、遅延量の調整動作について記載したが、本実施例の構成は反転アンプや非反転アンプ、増幅アンプの遅延量の個体バラツキによるタイミング差低減にも対応可能である。
【実施例２】
【００２３】
実施例１に記載の可変遅延部と代替する他の可変遅延部の構成について説明する。可変遅延部以外の構成については、実施例１に記載のものと同様として、記載を省略する。
【００２４】
通過域の群遅延特性が平坦なフィルタとしてベッセルフィルタがある。図５（ａ）に２次のベッセルフィルタ、（ｂ）に3次のベッセルフィルタ、（ｃ）にn次ベッセルフィルタの構成例を示す。ベッセルフィルタは次数を大きくするほど、群遅延量が増加する。一方で、ベッセルフィルタは設計上、可変素子を用いることでフィルタ特性を保ったまま遅延量を制御することができない。
【００２５】
図６にベッセルフィルタを用いた、可変遅延部の例を示す。パススルー１０４１、２次フィルタ１０４２、３次フィルタ１０４３、４次フィルタ１０４４、…、ｎ次フィルタ１０４５と切り替えスイッチ１０４６、１０４７から構成される。パススルー、２次フィルタ、３次フィルタ、…の順で遅延量が大きくなるので所望の遅延量になる次数にスイッチで切りかえることで遅延量を可変する。なお、ｎ次フィルタのｎの数は任意でよく、また、フィルタ群の次数の組み合わせは、任意でよい。さらに、ベッセルフィルタ以外をフィルタとして用いてもよい。
【００２６】
これにより、本実施形態にかかる本発明によれば、反転アンプと非反転アンプとの間に生じる遅延を解消するよう制御することで、非点誤差を生じさせず、安価な構成により、精度よく測定可能な検査装置を提供することができる。
【実施例３】
【００２７】
実施例１に記載の可変遅延部と代替する他の可変遅延部の構成について説明する。可変遅延部以外の構成については、実施例１に記載のものと同様として、記載を省略する。
【００２８】
図７に複数のフィルタを用いた構成例を示す。複数のフィルタ１０５１、１０５２、１０５３、１０５４と切り替えスイッチ１０５５から構成される。フィルタ１０５１〜１０５４は直列につながれており、後段になるほど各フィルタの遅延量が足しあわされていくため、後段フィルタの出力になるほど遅延量が大きくなる。スイッチ１０５５の切り替えにより、遅延量を可変にすることができる。フィルタとしては、前述のベッセルフィルタやＲＣフィルタを用いることができる。
【００２９】
これにより、本実施形態にかかる本発明によれば、反転アンプと非反転アンプとの間に生じる遅延を解消するよう制御することで、非点誤差を生じさせず、安価な構成により、精度よく測定可能な検査装置を提供することができる。
【実施例４】
【００３０】
本実施例では、ノイズの大きさをより小さくする構成の非点誤差の調整可能な偏向部２０の例を説明する。
図９は、実施例２における偏向部２０を示す構成図の例である。第1の実施例と同様の偏向制御部１０１、反転アンプ１０３、非反転アンプ１０６、増幅アンプ１０５、１０８、偏向器１０９、遅延制御部１１０、ユーザインターフェース１１１、に加え、クロック生成部２０５、クロックタイミングに応じてデジタル−アナログ変換を行うＤＡＣ２０１、２０３、クロックを遅延量可変で遅延させる可変遅延部２０２、２０４から構成される。
【００３１】
偏向制御部１０１はデジタル信号として、偏向制御信号をＤＡＣ２０１と２０３に出力する。ＤＡＣ２０１と２０３は入力されたクロック信号のタイミングを基準にデジタル−アナログ変換を行う。一方で、クロック生成部はクロック信号を生成し、可変遅延部２０２と２０４に出力する。可変遅延部２０２、２０４はクロック信号をそれぞれ設定された量を遅延させ、ＤＡＣ２０１と２０３に出力する。ＤＡＣ２０１と２０３は入力クロック信号のタイミングに合わせ、アナログ信号を出力する。反転アンプ１０３は入力された信号を反転して出力し、非反転アンプは入力信号をそのまま出力する。その後、増幅アンプ１０５、１０８によって信号を増幅して、偏向器の各電極へ偏向制御信号を出力する。ユーザはユーザインターフェース１１１を操作して、遅延制御部１１０に遅延量を設定し、遅延制御部１１０は、可変遅延部２０２と２０４の遅延量を設定された値に制御する。
【００３２】
このような構成をとることにより、実施例１に比べ、ＤＡＣの数は多くなるが、ＤＡＣが正側、負側それぞれにあるため、2つのＤＡＣの出力に含まれるノイズに相関がなく、ノイズが小さいという利点が得られる  これにより、本実施形態にかかる本発明によれば、反転アンプと非反転アンプとの間に生じる遅延を解消するよう制御することで、非点誤差を生じさせず、安価な構成により、精度よく測定可能な検査装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  半導体計測装置
１０  偏向部
１０１  偏向制御部
１０２  ＤＡＣ
１０３  反転アンプ
１０４、１０７  可変遅延部
１０５、１０８  増幅アンプ
１０６  非反転アンプ
１０９  偏向器
１１０  遅延制御部
１１１  ユーザインターフェース
【図１】
2014165087.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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