JPH02215034A - 電子ビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、電子源と、電子・光学システムと、対象物
傾斜器を備えた対象物支持体と、対象物の傾斜に起因す
るフォーカスずれ誤差の補償器とを具えた電子ビーム装
置に関するものである。

（背景技術） この種の装置はニーレム（Ｅｕｒｅｍ）　１９８８ヨー
ク（Ｙｏｒｋ）　＋　　シリーズＮ［１９３，ＶＯｌ、
　１　、　ｐｐ１３９〜１４０から公知である。そこに
は対象物傾斜に起因して発生し易いフォーカスずれ誤差
が、傾斜角度を考慮した対象物の各副領域（ｓｕｂ−ｚ
ｏｎｅ）用の補償を導入することで削減されている。こ
れら副領域内で発生する誤差は許容される範囲である。

かかる補償方法は十分な精細度は得られるが、なお副領
域のいくつかが過度のフォーカスずれ誤差を示すときは
比較的に複雑である。さらに、この方法は比較的大きな
電子ビームを使用することによっ、てのみ削減される望
ましくない対象物縁部現象を受けやすいが、その場合に
はビーム直径にわたって変化が生じる。

対象物の傾斜は電子顕微鏡の検査の多くの場合に必要で
ある。この点に関する例としては例えば３次元結像、生
物学的検査、偏向顕微鏡結晶面測定などなどがある。と
りわけかかる適応で要求される比較的大きな傾斜角度の
場合、例えば３次元結像でのいわゆる円錐の欠落を削減
する場合、対象物を照射する電子ビームまたは反射電子
ビームにより形成される結像で許容できないフォーカス
ずれが発生する。結像内のフォーカス変化は結像解像度
と同様結像コントラストを決定する位置依存コントラス
ト転送関数となる。その結果、構造などの検査はとくに
比較的大きな対象物面積が照射される照射線量の少ない
小さな拡大率の結像の場合には大きく影響される。同様
な問題が３次元結像の高解像度顕微鏡で発生する。フォ
ーカス変化はフォーカス面に対する対象物の部分的な高
さ変化により直接、それ故に対象物の光学軸または傾斜
軸及び対象物の傾斜角度に対するビーム位置により直接
与えられる。

（発明の開示） 本発明の目的は、かかる状況を利用して比較的簡単では
あるが正確なフォーカス補償を提供せんとするもので、
この目的を達成するため本発明に係る前述の電子ビーム
装置は、電子・光学システムが対象物傾斜軸に適合され
る線パターンの対象物の走査用ビーム走査器を具え、か
つ、走査ビームと傾斜軸間傾斜角度と距離によって制御
可能な動的フォーカス器をまた具えることを特徴とする
ものである。

フォーカスとりが本発明にかかる走査線ごとに適応され
、その走査線が好適には傾斜軸または現実の傾斜軸に関
連する傾斜軸に平行に延在するから、最適なフォーカス
とりが比較的大きな結像面にわたり簡単に実現される。

選択の自由がビーム傾斜点、収束角度、対象物への入射
角度などについて存在し、対象物回転に関する補正もま
た可能である。走査線ごとの補正データはそれらが容易
に補正信号に変換されるよう幾何学的に決定される。フ
ォーカス補償と解像度の程度は走査パターンすなわち走
査線の数とそれらの間隔の選択により調整可能である。

かかる走査能力は一般にすでに既知の電子顕微鏡に含ま
れており、それで本発明の使用はほとんどいかなる付加
的能力をも要求されないかもしれない。暗視野測定、偏
向測定や回折測定の手順は正確に同じであってよい。実
際には単に検出器の位置がその時変えられる必要がある
。既知の検出手段すなわち電子的信号処理手段と同様直
接的なレジ合わせ手段がすべて使用される。

傾斜軸に平行に延在するフォーカス補正された真直ぐな
走査線の走査のためには、その装置のフォーカス面が光
軸をよぎる傾斜軸を含む平面と一致するよう位置付けが
なされる。電子・光学システムが例えば球面曲率である
フォーカス面を有する時、補償は中心線として作用する
それぞれ傾斜軸及び楕円軸を持った半円周／半楕円通路
にそって走査することにより実行される。かくてこの装
置で発生するフォーカスとり誤差はまた補償されること
ができる。

電子ビーム装置の好適な実施例は透過測定に適しており
、フォーカスとりが対象物を通過するビームで作られる
結像で常に局部的に最適であるよう線状で実行され、検
出器が透過信号の検出には適切である。

試料の完全な最適結像はかくて走査線ごとの結像の瞬時
フォーカスとりにより実現される。通例、フォーカスと
りは照射対象物部分のレベルで常に起り、その対象物部
分はその時検出器上に瞬時に表示される。もしフォーカ
スずれの測定が必要なら、対象物フォーカス点が異なっ
た位置に位置されるように選択され、その結果いくつか
の検査では望ましい最適にフォーカスされた結像は得ら
れない。

本発明は比較的大きな対象物が照射される検査でとくに
使用され、その場合には比較的ひどいフォーカスずれが
発生するからである。大きな対象物の解析の必要性はそ
れ自身本来的に課されるべきものであるが、最大許容限
界下に対象物の局部電子負荷を保つよう、すなわち比較
的より大きなスポットで働くよう比較的大きな対象物で
働かせることにはまた利点がある。要求される比較的小
さな拡大はもし必要なら結像キャリアの後拡大により不
必要とすることができる。

好適な実施例では、電子ビーム装置はデジタル制御器と
信号処理器を具え、動作は全部がまたは一部が自動化さ
れ、かくて動的フォーカスの正確な中心制御が可能であ
り、必要があれば制御パラメータがメモリに容易に記憶
される。　′（実施例） 以下添付図面を参照し本発明に係る好適な実施例を詳細
に説明する。

第１図に示す電子顕微鏡は例えば“フィリップス　テク
ニカル　レジｓ　−（Ｐｈｉｌｉｐｓ　Ｔｅｃｈｎｉｃ
ａｌＲｅｖｉｅｗ）”、Ｖｏｌ、４３．　ＮαｌＯ，１
９８７年１１月、ｐｐ、２７３〜２９１に詳細に示され
ており、電子源２、アノード４、コンデンサシステム６
、ビーム走査器８、対物レンズシステム１０、対象物傾
斜器１４を備えた対象物支持体１２および対象物支持体
に配置された対象物１８を照射する電子ビーム２０を測
定する検出器１６を具えている。検査されるべき対象物
がかかる装置に、例えば第２図に示されるようにフォー
カス面２２に対し任意の傾斜角度をなす平面２６に傾斜
された位置に置かれ、フォーカス面２２がこの装置の主
軸２４を横ぎる面と一致する時は、電子ビーム２０は傾
斜軸３０上にのみフォーカスされるだろう。

この装置の他の部分に配置されてもよいビーム走査器８
を用いて、対象物は傾斜軸３０に平行に延在する（この
場合）真直ぐな走査線３２にそって線状に走査される。

本発明に係る各走査線に関するフォーカスを再調整する
ことにより、検査されるべき全領域にわたり結像が、傾
斜した対象物の場合でさえ、走査電子ビームのターゲッ
トに関し最適にフォーカスされる結像光学システムによ
り生ずるだろうし、なんとなればその光学システムが照
射対象物の副領域の関連位置に関して瞬時にフォーカス
されるからで、それ故その領域で最適にフォーカスされ
たビー、ムで走査が生ずる。この目的で、傾斜器の傾斜
角度センサは検出器１６がまた接続される中心測定及び
制御器３４へ接続される。表示用モニタ３６がその中心
測定および制御器３４へ接続されてもよい。中心制御器
３４はまた再フォーカス活性のためにレンズ調整ユニッ
ト３８へ、フォーカスとりをビームの走査位置と同期さ
せるためにビーム偏向制御器４０へ連結される。米国特
許第４．３０６．１４９号に記載されたようなレンズで
は、これは例えば対物レンズの第１の極レンズの付勢の
瞬時の再調整により実現される。ビームの幾何学性、例
えば断面の大きさとか孔の角度はかくて瞬時に所定のビ
ームパラメータへの適合のために調整される。ビーム電
流の制御、例えばビーム遮断のため、制御器は例えばビ
ームを遮断するビーム遮断器を具えるこの装置の露出シ
ステム用の電子源制御器４２へ接続されてもよい。検査
の他の異なった方法及び関連ビーム通路については”Ｐ
ｈ１ｌｉｐｓ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ″の
引用文献を参照されたい。スポットの大きさの走査線の
間隔に対する比を選択することにより、離れた線のパタ
ーン、触れ合った線のパターンか重なった線のパターン
が形成される。強く重なった線パターンは、例えば比較
的大きなビームスポットが、例えばビームの断面の大き
さ以内の無視できない小さいフォーカスずれで使用され
るときは魅力的であるかもしれない。各対象物要素を何
回も照射し検出することにより、平均的フォーカスとり
位置が得られ、その位置は各画素について同じであると
考えられてよい。その結果再構成は単純化され結像の人
為性は前述の既知の方法で本質的に発生する不連続を生
じることなく避けられる。フォーカス面２２の位置４６
のフォーカスが結像光学システムの再フォーカスに起因
して、すなわちこの場合は第２の極レンズ１０−ｂによ
り傾斜面２６の位置４４へ遷移されるなら、フォーカス
ずれは走査電子ビーム２０で発生し易い。ビームの幾何
学性への第２の極レンズの影響は知られておりまた測定
できるから、今の場合は固定であるが、補正はこの現象
については例えば第１のレンズ極１０−ａまたはコンデ
ンサシステムを再調整することにより、実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子ビーム装置を線図的に示し、 第２図はそれにより検査される対象物の傾き位置を示す
。 ２・・・電子源　　　　　　　４・・・アノード６・・
・コンデンサシステム　８川ビーム走査器１０・・・対
物レンズシステム　１２・・・対象物支持体１０−ａ・
・・第１のレンズ極　　１０−ｂ・・・第２のレンズ極
１４・・・対象物傾斜器　　　　１６・・・検出器１８
・・・対象物　　　　　　　２０・・・電子ビーム２２
・・・フォーカス面　　　　２４・・・主軸２６・・・
傾斜面　　　　　　　２８・・・傾斜角３０・・・傾斜
軸　　　　　　　３２・・・真直ぐな走査線３４・・・
制御器　　　　　　　３６・・・モニタ３８・・・レン
ズ調整ユニ７） ４０・・・ビーム偏向制御器 ４２・・・信号源制御器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子源と、電子・光学システムと、対象物傾斜器を
   備えた対象物支持体と、対象物傾斜に起因するフォーカ
   スずれ誤差の補償器とを具えた電子ビーム装置において
   、電子・光学システムが対象物傾斜軸に適合される線パ
   ターンの対象物の照射及び走査に適しており、かつ、走
   査ビームと傾斜軸間傾斜角度と距離に依存して動的に制
   御可能な結像フォーカス器を具えることを特徴とする電
   子ビーム装置。 ２、請求項１記載の装置において、電子源と電子・光学
   システムが対象物を走査するほぼコヒーレントな電子ビ
   ームの発生に適しており、検出が対象物に入射する電子
   ビームの測定に適していることを特徴とする電子ビーム
   装置。 ３、請求項１または２記載の装置において、ビーム走査
   器が対象物傾斜軸に平行に延在する走査線を備えた矩形
   の線パターンの対象物を走査することを特徴とする電子
   ビーム装置。 ４、請求項１または２記載の装置において、ビーム走査
   器が中心線が対象物傾斜軸と一致する半円周または楕円
   線の対象物の走査に適していることを特徴とする電子ビ
   ーム装置。 ５、請求項１から４いずれかに記載の装置において、当
   該装置が傾斜の異なった角度で検出された対象物透過信
   号からの３次元結像の再構成に適していることを特徴と
   する電子ビーム装置。 ６、請求項１から５いずれかに記載の装置において、ビ
   ーム走査器が強く重なった線を具える線パターンの対象
   物走査に適しており、対象物要素の複数の透過信号が結
   像再構成用にフォーカスずれの差を平均化するために測
   定されることを特徴とする電子ビーム装置。 ７、請求項１から６いずれかに記載の装置において、当
   該装置がデジタル制御ユニットを具えることを特徴とす
   る電子ビーム装置。 ８、請求項１から７いずれかに記載の装置において、当
   該装置が、対象物の面での動的なフォーカスに起因して
   フォーカスずれが生じ易い時、その照射電子ビームを再
   フォーカスする手段を含むことを特徴とする電子ビーム
   装置。 ９、請求項１から８いずれかに記載の装置において、当
   該装置が対象物走査に依存して制御可能なビーム遮断器
   を含むことを特徴とする電子ビーム装置 １０、請求項１から９いずれかに記載の装置において、
   フォーカス器が自動制御用の手段を具えることを特徴と
   する電子ビーム装置。