(57)【要約】【課題】　隣接する製造装置から放出された外部電磁放射の影響下でＳＥＭにより形成された回路の幅及び間隔の寸法を示す画像の歪みを防止する装置を提供する。【解決手段】　外部電磁放射は、ＳＥＭによる測定において、ランダムな誤差を発生させる。補正装置は、ＳＥＭ４０の柱状ハウジング４１に取り付けられた外部シールドコイル４２を備える。制御された電磁放射のドライバー３０は、外部シールドコイル４１に取り付けられ、可変抵抗３２を有する変圧器３１を有する可変分圧器３０を備える。可変抵抗３２は、交流信号の正弦波の振幅を変更し、電磁放射のドライバーを制御し、３シグマ交流成分の影響を減少するように、調整される。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型電子顕微鏡により形成された画像が電磁気的な干渉により歪められることを防止する装置において、
　走査電子線を生成して半導体構造における回路の幅及び間隔の寸法を走査する手段を備え、
　前記走査型電子顕微鏡をコラム型包囲体内に収容し、
　前記包囲体に、外部シールドコイルを取り付け、
　前記外部シールドコイルに、制御された電磁放射のドライバーを取り付け、
　前記電磁放射のドライバーは、交流の正弦波の振幅を変化させるように、可変分圧器によって調整されるようにした装置。
【請求項２】
画像の歪みは、前記交流からの３シグマ成分を原因とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記３シグマ成分は、走査型電子顕微鏡の近隣で稼働する製造用電気機器から放出されたものである請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記外部シールドコイルは、前記包囲体の外部に固定された追加のシールド障壁である請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御された電磁放射のドライバーは、更に、入力交流を異なる出力交流に調整するための可変抵抗を有する変圧器を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項６】
正弦波の調整された振幅を有する前記出力交流は、前記外部シールドコイルに送られる請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記出力交流は、５０Ｈｚの周波数を有する請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記外部シールドコイルに既知の交流成分を送ることにより、前記外部の電磁放射を原因とする画像歪みを補正する請求項６に記載の装置。
【請求項９】
走査型電子顕微鏡により形成された画像が電磁的な干渉により歪められることを防止する方法において、
　半導体構造に含まれる回路の幅及び間隔の寸法を走査するための走査電子線を生成する工程と、
　半導体構造を用意する工程と、
　前記走査型電子顕微鏡のコラム型ハウジングに取り付けられる外部シールドコイルを用意する工程と、
　制御された電磁放射のドライバーを用意し、前記外部シールドコイルに取り付ける工程と、
　交流の正弦波の振幅を変化させるように前記制御された電磁放射のドライバーを調整する可変分圧器を用意する工程と
　を備えた方法。
【請求項１０】
前記交流からの３シグマ成分により、画像の歪みが引き起こされる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記３シグマ成分は、前記走査型電子顕微鏡の近隣で稼働する製造用隣接電子機器から放出される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記外部シールドコイルは、前記包囲体の外部に固定された追加のシールド障壁である請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記制御された電磁放射のドライバーは、更に、入力交流を調整された出力交流へと調整する可変抵抗を有する変圧器を備えた請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
正弦波の調整された振幅を有する前記出力交流は、前記外部シールドコイルに送られる請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記調整された出力交流は、５０Ｈｚの周波数を有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記外部シールドコイルに既知の交流成分を送ることにより、前記外部電磁放射を原因とする画像歪みを補正する請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、走査型電子顕微鏡に関し、特に、半導体構造における回路の幅及び間隔の寸法測定における正確な画像の生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
　以下の文献には、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと言う）のための外部シールドについての記述がある。小瀬洋一等に２０００年３月２８日に発行された米国特許第６，０４３，４９１号では、干渉の抑制により明瞭なＳＥＭ画像を得るために、外部シールドを用いている。シャハー（ｓｈａｈａｒ）等に１９９７年１月７日に発行された米国特許第５，５９１，９７１号及び松井等に１９９３年７月２０日に発行された米国特許第５，２２９，６０７号は、ＳＥＭの画像処理中の電場漏洩を防止するための介装型の網の目構造体について記載した関連特許を示している。本間等に１９９０年３月６日に発行された米国特許第４，９０７，２８７号には、外部シールドを必要としないＳＥＭが記載されている。
【０００３】
　走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、半導体産業において、例えば、半導体デバイス上に形成された構造における回路の幅及び間隔の寸法の正確性を最良とするために、確実なデータを提供する超高倍率測定用に、広く用いられている。ＳＥＭにおいては、試料の表面上を走査するように方向付けられ且つ焦点合わせされた電子線により、試料が照射される。この焦点合わせされた電子線を、試料の表面上で掃引（ラスター）動作させることにより、分析がなされる。光線が試料を横切るときに、電子が試料から散乱される。この作用は、近接効果又は後方散乱として知られている。電子が試料に衝突した後、急激に停止させられたとき、Ｘ線もまた放出される。このような相互作用は、この状況について知る者には、良く理解されている。散乱及び放出電子は、適切な検出器に集められて処理される。この検出器からの出力は、組み合わされて、走査された試料の様相を描写する信号を与える。この信号は、表示のため、ＣＲＴへの輝度変調入力に変換され、分析のための試料の走査画像（ＳＥＭ画像）が得られる。
【０００４】
　他の画像補正方法では、複数の画像フレームの画像データを平均化することにより振動の影響で重なる像によるぼけは減少させられ、また、前述の従来技術米国特許第４，９０７，２８７号に記載されているように、周辺装置に備えられた電源により生成された磁界の作用下で作り出された画像歪みを、更に補正する。しかしながら、半導体産業における競争の圧力は、製造業者に、製造ラインにおける最大限の処理量率の達成を要求している。
【０００５】
　ＳＥＭは、半導体デバイス用のウェハ試料内に形成されたサブミクロンサイズの形状の観察又は測定のために利用される。このような用途においては、ＳＥＭは、１０ｎｍ以下の解像度での測定が可能であることを要求される。更に、ＳＥＭによる寸法測定は、自動化され、正確で、高速でなければならない。一般に、各半導体ウェハ上の５個から１０個の標的位置が、このような手法で測定される。測定は、時間当たり２５個のウェハを、即ち、時間当たり１２５個から２５０個の標的を越える割合で実行されねばならず、標的毎に１４秒から２８秒の時間しかない。この時間は、ウェハ処理及び整列時間を含む。
【０００６】
　本発明は、走査された画像に現れる歪みを減少するために有益に用い得る画質向上装置に関する。この歪みは、交流機器からの、外部で生成された電磁放射信号による影響である。画質向上は、多数の画像フレームの画像データを平均化すること無しに達成できる。
【特許文献１】米国特許第６，０４３，４９１号
【特許文献２】米国特許第５，５９１，９７１号
【特許文献３】米国特許第５，２２９，６０７号
【発明の開示】
【０００７】
　本発明の目的は、上述した従来装置の欠点を除去し、多数の画像フレームの画像データを平均化することなく、正確で良質な出力画像を生成する、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）用の画質向上装置を提供することである。
【０００８】
　本発明の他の目的は、画質を改良し、これにより、ＳＥＭ画像（線）の測定結果における３シグマ分布を改善することである。
　上記目的を達成するため、本発明によれば、外部で生成された電磁放射信号に影響を受けた画像の歪みを、付加的なフィルタとして作用するアルゴリズム等を用いることなく、除去することが提案される。より具体的には、本発明によれば、画質の予測精度及び安定性が、走査型電子顕微鏡、例えば、もっぱら試料の回路の幅及び間隔の寸法を測定するために用いられるＳＥＭの柱状ハウジングに、画像補償装置を取り付けることにより達成される。この画像補償装置は、既知の５０Ｈｚの電磁交流成分をＳＥＭのシールドコイル内に導入し、これにより、外部で生成された電磁放射の影響を無くし、その結果、歪みのない画質を作り出す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
　図１には、従来の走査型電子顕微鏡の概略図を示す。ＳＥＭ１０から得られた走査アナログ画像信号は、Ａ／Ｄコンバーター１１によりデジタル信号に変換され、続いて、画質向上アルゴリズム１２により処理され、再びアナログ信号１３に変換され、その後、修正された画像による画像表示１４を形成する。
【００１０】
　本発明は、走査型電子顕微鏡で生成される画像の改良に関する。製造領域内の近隣の装置から拡散される外部の電磁放射は、測定された回路の画像に歪みを与える。この結果が、回路の幅及び間隔の寸法を照合するのに必要な解像度を作り出す。回路の幅及び間隔の寸法の画像は、これらの構造から形作られるデバイスが正確に動作することを保証するように、明確なものでなければならない。図４には、外部の電磁放射により歪まされた回路の画像２０を示す。
【００１１】
　ここで図２及び図３を参照すると、図２は、図３に示すＳＥＭの柱状包囲体３１内に、制御された電磁放射を作り出す可変分圧器３０の概略図を示している。可変分圧器は、ＳＥＭ４０の柱状包囲体４１に取り付けられ、外部のシールドコイル４２への送電を行う。図２の可変分圧器３０は、電磁放射のドライバーであり、交流電圧３３を交流出力電圧３６へと調整するための可変抵抗３２を有する変圧器３１を備えている。出力３４及び３５の正弦波の調整された振幅が、シールドコイル４３へ送られる。
【００１２】
　図３には、走査型電子顕微鏡に組み込まれた本発明の装置を示す。柱状包囲体４１内に収容されるＳＥＭの光学要素について、図３の上側から、簡単な説明をする。ＳＥＭの光学系は、電子線４５を生成するカソード６４と、電子線を加速するための第１アノード４６、第２アノード４７、第３アノード４８と、スティグマコイルと呼ばれる上側位置合わせコイルを有する電子線を集束させるための第１集光レンズ４９とを備えている。レンズ４９の後段には、第２集光レンズ５１が配置される。電子線の直径を縮小するための多数の穴形状５３を有する対物穴５２の後段には、散乱電子を減少するための打ち抜き穴５４、電子の流れを精査するためのファラディカップ５５、偏向画像シフト下側位置合わせコイル５６が配置され、更にその後段には、低偏向低画像シフトコイル５７が配置される。Ｅ×Ｂレンズ５８は、収集器６０からの第二の電子線５９を対象物６１を通るように方向付けるために用いられる。レーザー源６２及びレーザー検出器６３は、対象物６１に対して取り付けられる。
【００１３】
　図５は、図４との比較のための図であり、近隣の装置により生成された外部雑音を抑制する制御された電磁放射がＳＥＭに供給されることで、歪んだ回路画像２０が補正された結果の補正画像２１を示している。
【００１４】
　本発明は、上記特定の実施形態に基づいて図示及び説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨及び技術的範囲を逸脱しないで、形態及び詳細に関する様々な変更を行いうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の走査型電子顕微鏡の概略的な断面図である。
【図２】本発明の電磁放射のドライバーの概略図である。
【図３】走査型電子顕微鏡に組み込まれた本発明を示す図である。
【図４】電磁気干渉により歪まされた画像の図である。
【図５】制御された電磁信号を使用した結果、補正された画像の図である。
【符号の説明】
【００１６】
３０　可変分圧器
３１　変圧器
３２　可変抵抗
４０　走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）
４１　柱状包囲体
４２　外部シールドコイル
【図１】
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【図２】
2004063473.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004063473.tif 000006
【図５】
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