DE112006001555T5

DE112006001555T5 - Ladungspartikel-Strahlvorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Ladungspartikel-Strahlabbilds

Info

Publication number: DE112006001555T5
Application number: DE112006001555T
Authority: DE
Inventors: Norimichi Anazawa; Jun Nitta; Michio Ohshima; Tatenori Jinriki; Naoyuki Nakamura; Akira Yonezawa; Ken-Ichi Kobayashi; Hao Zhang
Original assignee: Holon Co Ltd
Current assignee: Holon Co Ltd
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2008-07-10
Also published as: US20100006756A1; WO2006135021A1; JPWO2006135021A1

Abstract

Ladungspartikel-Strahlvorrichtung, welche ein Linsensystem aufweist, welche eine Probe mit einem Ladungspartikel-Strahl bestrahlt, und eine Abbilderzeugungseinrichtung, um ein Abbild zu erzeugen, indem ein Elektronenstrahl oder dgl. erfasst wird, der emittiert wurde oder über die Bestrahlung der Probe mit dem Ladungspartikel-Strahl übertragen wird; wobei die Ladungspartikel-Strahlvorrichtung
dadurch gekennzeichnet ist, dass diese aufweist:
einen Weich-Röntgenstrahlgenerator, der in einer Probenkammer, um darin die Probe aufzunehmen, oder in einem vorher festgelegten Raum angeordnet ist, und der die Probe oder deren Nähe mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt; und
eine Einrichtung zum Steuern des Weich-Röntgenstrahlgenerators und zum Bestrahlen der Probe oder deren Nähe mit dem erzeugten weichen Röntgenstrahl in einem Zustand, wo die Probenkammer oder der Raum in einer vorher festgelegten Atmosphäre gehalten wird, um dadurch positive Ionen und negative Ionen zu erzeugen und um die Beseitigungen von Ladungen auf einer Fläche der Probe zu steuern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ladungspartikel-Strahlvorrichtung zum Beobachten, Inspizieren und Bearbeiten der Fläche eines Halbleiterwafers, einer Fotomaske oder der ähnlichen Probe, welche ausgesetzt ist, durch Ladungspartikel-Strahlbestrahlung geladen zu sein und deren Abbildbeobachtung gestört ist, und ein Verfahren zum Erzeugen eines Ladungspartikel-Strahlabbilds.
Technischer Hintergrund
Bisher wurde ein Feldemissions-Abtastelektronen-Mikroskop (FE-SEM) für die Beobachtung und die Musterlängenmessung eines Halbleiterwafers oder einer Fotomaskenfläche verwendet. Darüber hinaus wurde eine Fokussierungsionen-Strahlvorrichtung (FIB) für die Korrektur eines Fotomaskenmusters verwendet. Da jedoch diese Fläche einer Probe, die zu beobachten ist oder welche der Längenmessung zu unterwerfen ist, ganz oder teilweise aus einem nichtleitenden Material hergestellt ist, wird die Fläche durch Bestrahlung mit Ladungspartikeln geladen, und die Ladung stört manchmal die Beobachtung oder die Längenmessung oder die Bearbeitung.
Es wird daher praktiziert, dass die Probe in der atmosphärischen Luft oder einer Atmosphäre platziert wird, in welcher der Druck der atmosphärischen Luft reduziert ist, oder in irgendeiner anderen gasförmigen Atmosphäre, und dass die Probe mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt wird, wodurch positive Ionen oder negative Ionen erzeugt werden und die Ladungen auf der Probe neutralisiert (beseitigt) werden.
Offenbarung der Erfindung
Probleme, welche die Erfindung lösen soll
Es bestanden jedoch Probleme wie oben aufgeführt mit dem obigen Verfahren, wo die Probe in der Atmosphäre bei reduziertem Druck mit der Ultraviolettstrahlung bestrahlt wird, welche von einer Deuterium-Lampe emittiert wird, um dadurch die positiven Ionen oder die negativen Ionen zu erzeugen und um die Ladungen auf der Probe zu neutralisieren und um die Ladung zu beseitigen.

1. In einem Grundzustand, wo das Gasatom oder Molekül neutral und stabil ist, existieren Elektronen in einer Elektronenbahn des niedrigsten Energiepegels.
2. Wenn ein Photon (ein Photon der Ultraviolettstrahlung) beispielsweise auf das Gasatom oder Molekül trifft und durch dieses absorbiert wird, migriert ein Elektron auf eine äußere Elektronenbahn des entsprechenden Pegels (das Elektron unterliegt sogenannter "Erregung"). In diesem Zustand ist das Gasatom oder Molekül elektrisch neutral, jedoch ist es in einem instabilen Zustand und kehrt in den ursprünglichen Grundzustand in ungefähr 1–2 Sekunden zurück.
3. Wenn auf das Gasatom oder Molekül ein anderes Photon (ein Photon der Ultraviolettstrahlung) auftrifft und Energie absorbiert, bevor es in den Grundzustand zurückkehrt, erlangt das erregte Elektron noch weiter Energie, wodurch das Elektron aus der Elektronenbahn herausgeschleudert wird und vom Zwang des Atoms oder Moleküls perfekt befreit wird. Als Ergebnis werden sowohl ein positives Ion (das Ursprungsatom oder Molekül, welches das Elektron gelöst hat) als auch ein negatives Ion, bei dem sich das gelöste Elektron mit einem anderen neutralen Molekül (oder neutralem Atom) in einer kurzen Zeit kombiniert hat, gebildet.
4. Zusätzlich werden die Ladungen auf der Probe durch das gebildete positive Ion oder negative Ion neutralisiert, und die Ladung wird beseitigt.

Mit der UV-Bestrahlung kann jedoch das neutrale Gasatom oder Molekül nicht lediglich durch die Energie eines Photons ionisiert werden, und es wird das positive Ion und das negative Ion durch die Energie von beispielsweise zwei Photonen gebildet. Daher bestanden diese Probleme, dass eine Effektivität zum Erzeugen der Ionen niedrig ist und dass eine intensive UV-Bestrahlung erforderlich ist.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um diese Probleme zu lösen hat bei einer Ladungspartikel-Strahlvorrichtung, wo ein Sekundärelektronenstrahl oder dgl., der von einer Probe emittiert wird, indem die Probe mit einem Ladungspartikelstrahl bestrahlt wird, erfasst wird, um ein Abbild zu erzeugen, die vorliegende Erfindung als ihre Aufgabe, wirksam die Ladungen der Fläche der Probe zu beseitigen, indem die Erzeugungseffizienzen positiver Ionen und negativer Ionen in einer Weise erhöht werden, dass die Probe mit einem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, der bezüglich der Energie höher ist als die UV-Bestrahlung, in einem Zustand, wo die Fläche oder die Nähe der Probe, welche durch den Elektronenstrahl oder dgl. geladen wird, in der Atmosphäre oder einer Atmosphäre bei reduziertem Druck oder in einer vorher festgelegten gasförmigen Atmosphäre innerhalb einer vorbereitenden Evakuierungskammer, einer Probenkammer oder dgl. gehalten wird.
Vorteil der Erfindung
Bei einer Ladungspartikel-Strahlvorrichtung, wo ein Sekundärelektronenstrahl oder dgl., der von einer Probe emittiert wird, indem die Probe mit einem Ladungspartikelstrahl bestrahlt wird, erfasst wird, um ein Abbild zu erzeugen, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, effektiv die Ladungen der Fläche der Probe zu beseitigen, indem die Erzeugungswirksamkeiten positiver Ionen und negativer Ionen erhöht werden, in einer Weise, dass die Probe mit einem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, der bezüglich der Energie höher ist als die UV-Strahlung in einem Zustand, wo die Fläche oder die Nähe der Probe, welche durch den Elektronenstrahl oder dgl. geladen wird, in der Atmosphäre oder einer Atmosphäre bei reduziertem Druck oder in einer vorher festgelegten gasförmigen Atmosphäre innerhalb einer vorbereitenden Evakuierungskammer, einer Abtastkammer oder dgl. gehalten wird.
Beste Weise, die Erfindung auszuüben
Bei einer Ladungspartikel-Strahlvorrichtung, wo ein Sekundärelektronenstrahl oder dgl., der von einer Probe emittiert wird, indem die Probe mit dem Ladungspartikelstrahl bestrahlt wird, erfasst wird, um ein Abbild zu erzeugen, hat die vorliegende Erfindung es realisiert, wirksam die Ladungen der Fläche der Probe zu beseitigen, indem die Erzeugungswirksamkeiten positiver Ionen und negativer Ionen erhöht werden, in einer Weise, dass die Probe mit einem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, der hinsichtlich der Energie höher ist als die UV-Strahlung in einem Zustand, wo die Fläche oder Nähe der Probe, welche durch einen Elektronenstrahl oder dgl. geladen ist, in der Atmosphäre oder einer Atmosphäre bei reduziertem Druck oder in einer vorher festgelegten gasförmigen Atmosphäre innerhalb einer vorbereitenden Evakuierungskammer, einer Probenkammer oder dgl. gehalten wird.
Ausführungsform 1:
1 zeigt ein Systemarchitekturdiagramm der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Ausführungsform wird ein Beispiel, welches einen Elektronenstrahl unter Ladungspartikelstrahlen verwendet (den Elektronenstrahl, einen Ionenstrahl, usw., welche Partikelstrahlen sind, welche Ladungen haben), und bei dem eine Probe (Maske) ebener Abtastung (Abtastung in einer X-Richtung und einer Y-Richtung) in einem Zustand unterworfen wird, wo diese mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, der fein fokussiert ist, um ein Abbild zu erzeugen (bezeichnet als "sekundäres Elektronenabbild"), indem sekundäre Elektronen, welche von der Probe emittiert werden, erfasst und verstärkt werden, nachfolgend nacheinander ausführlich beschrieben. Im übrigen gilt das gleiche für den anderen Ladungspartikelstrahl (beispielsweise den Ionenstrahl), und gerade, wenn das Abbild in einer Weise erlangt, dass die sekundären Elektronen, die emittiert werden, indem die Probe mit dem Elektronenstrahl bestrahlt werden, erfasst und verstärkt werden, wie anschließend festgestellt wird, ist es auch zulässig, ein Abbild zu erzeugen, welches durch Erfassen und Verstärken eines übertragenen Elektronenstrahls oder eines reflektierten Elektronenstrahls erlangt wird (das übertragene Abbild oder reflektierte Abbild eines sogenannten "SEM" (Abtastelektronenmikroskop), oder ein Abbild zu erzeugen, welches durch Bestrahlen der gesamten Fläche der Probe mit dem Elektronenstrahl erlangt wird und dann ein übertragener Elektronenstrahl mit einer CCD (oder einer CCD-Kamera) erfasst und verstärkt wird (das übertragene Abbild eines sogenannten "STEM" (Abtastübertragungs-Elektronenmikroskop)).
Bezugnehmend auf 1 ist ein Maskenmagazin 1 ein Magazin, in welchem Masken 2, welche Proben sind, in großer Anzahl untergebracht sind, und dessen Innenraum rein ist.
Die Maske 2 ist eine Maske, um ein Halbleitermuster oder dgl. dem Licht auszusetzen.
Eine Vorbereitungskammer 3 ist ein Raum, der dazu dient, das Maskenmagazin 1 zu befestigen und die Maske 2 innerhalb des Maskenmagazins 1 in einem gereinigtem Zustand anzunehmen und dann vorübergehend diese Maske in Überwachung zu halten, und welcher dazu dient, die bearbeitete Maske 2 in das Maskenmagazin 1 in einem gereinigtem Zustand zu transportieren. Die Vorbereitungskammer 3 wird üblicherweise auf atmosphärischem Druck gehalten, jedoch, wenn notwendig, kann sie auch in ein niedriges Vakuum (niedriges Vakuum vom atmosphärischem Druck auf ungeführ 0,1 Torr) evakuiert werden, nachdem die Maske 2 angenommen ist und ein Tor (nicht gezeigt), welches an der Grenze mit dem Maskenmagazin 1 angeordnet ist, geschlossen ist. Nebenbei bemerkt ist ein "Raum", in welchem die Maske 2 mit einem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, wie in den Ansprüchen festgelegt ist, ein Raum, in welchem ein Röntgenstrahlgenerator 4 befestigt ist, beispielsweise eine Hilfskammer 5 oder die Vorbereitungskammer 3 mit Ausnahme einer Hauptkammer 6 in 1 (als "Probenkammer" in den Patentansprüchen bezeichnet).
Der Röntgenstrahlgenerator 4 dient dazu, den weichen Röntgenstrahl zu erzeugen und die Maske 2 mit dem weichen Röntgenstrahl zu bestrahlen, um somit die Ladungen der Maske 2 zu beseitigen (siehe 3 und 4).
Die Hilfskammer 5 ist der Raum, in welchem die Umgebungen der Maske 2 zu einem niedrigen Vakuum evakuiert werden, und welche hier zwischen der Vorbereitungskammer 3 und der Hauptkammer 6 angeordnet ist.
Die Hauptkammer 6 ist ein Vakuumraum (üblicherweise von ungefähr 10^–6 Torr), der dazu dient, die Maske 2 auf einer Bühne 9 zu platzieren, um die Fläche der Maske 2, welche die Probe ist, durch das optische Ladungspartikelsystem 8, hier mit dem fein fokussierten Elektronenstrahl abzutasten (als die ebene Abtastung in der X- und Y-Richtung), und um die emittierten Sekundärelektronen durch ein Sekundärelektronen-Erfassungsorgan 7 zu erfassen und zu verstärken und um dann das Abbild zu erzeugen (Sekundärelektronenabbild).
Das Sekundärelektronen-Erfassungsorgan 7 ist ein Organ, welches die Sekundärelektronen, welche von der Maske 2 emittiert werden, erfasst und verstärkt, und welches dann die Sekundärelektronen, welche von der Maske 2 emittiert werden, indem eine positive Spannung daran angelegt wird, sammelt und dann erfasst und verstärkt. Nebenbei bemerkt wird im Fall einer Erfassung der reflektierten Elektronen Licht oder Röntgenstrahlen, welche von der Maske 2 emittiert werden, ein entsprechendes Erfassungsorgan (ein Retlexionselektronen-Erfassungsorgan, ein Lichterfassungsorgan oder ein Röntgenstrahl-Erfassungsorgan) anstelle des Sekundärelektronen-Erfassungsorgans 7 angeordnet.
Das optische Ladungspartikelsystem 8 dient dazu, Ladungspartikel zu erzeugen und die Maske 2 mit den Ladungspartikeln zu bestrahlen, und, im Fall des SEM dient dies dazu, den Elektronenstrahl zu erzeugen und fein zu fokussieren und um die Fläche der Maske 2 der ebenen Abtastung zu unterwerfen (Abtasten in den X- und Y-Richtungen). Im Fall des STEM dient dies dazu, den Elektronenstrahl zu erzeugen und die gesamte Fläche der Maske 2 mit dem Elektronenstrahl zu bestrahlen.
Die Bühne 9 ist eine Ablage, auf welcher die Maske 2 platziert wird und welche in den X- und Y-Richtungen bewegt wird. Hinsichtlich der Höhe der X-Richtungs- und Y-Richtungs-Bewegung der Maske 2, welche auf der Bühne platziert ist, wird die Position der Maske 2 mit einer hohen Genauigkeit in Realzeit durch ein Laser-Interferenzgerät oder dgl. gemessen (nicht gezeigt), und ein Personalcomputer (Steuerbereich) 11 steuert die Maske 2 auf eine vorher festgelegte Position auf Basis der gemessenen Positionsinformation.
Ein Abbild 10 ist das Abbild (sogenanntes "Sekundärelektronen-Abbild") oder dgl., welches erlangt wurde, indem die Maske 2 der ebenen Abtastung mit dem Elektronenstrahl unterworfen wird, die Sekundärelektronen erfasst und verstärkt werden und eine Helligkeitsmodulation durchgeführt wird, und welches auf einer Anzeige angezeigt wird.
Der Personalcomputer (Steuerbereich) 11 ist ein Steuerbereich, der die Gesamtheit der Vorrichtung, welche in 1 gezeigt ist, steuert, und ist hier aus der Röntgenstrahl-Strahlungseinrichtung 12 usw. gebildet (führt die Steuerung gemäß beispielsweise einem in 2 gezeigten Flussdiagramm durch).
Anschließend wird die Arbeitsweise des Aufbaus in 1 ausführlich in der Reihenfolge des Flussdiagramms in 2 beschrieben.
2 zeigt das Flussdiagramm, um die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Bezugnehmend auf 2 setzt "S1" die Maske 2 in das Maskenmagazin 1. Dieser setzt die Maske 2, dass ihre Mustergröße durch die Vorrichtung in 1 gemessen wird, in das Maskenmagazin 1, oder setzt die Maske 2, dass ihre Mustergröße durch die Vorrichtung in 1 gemessen wird, in das Maskenmagazin 1 und befestigt die Maske 2 bei der gezeigten Position innerhalb eines nicht gezeigten Reinigungsraums.
"S2" befördert die Maske 2 in die Vorbereitungskammer 3. Dieser nimmt die Maske 2 heraus, welche in das Maskenmagazin 1 im S1 gesetzt wurde, durch einen Mechanismus (Roboter), der nicht gezeigt ist, und befördert die Maske 2 zu ihrer gezeigten Position in der Vorbereitungskammer 3. Zusätzlich wird, wenn notwendig, der Innenraum der Vorbereitungskammer 3 auf einen vorher festgelegten Druck innerhalb eines Bereichs vom atmosphärischen Druck auf 0,1 Torr eingestellt (oder der Innenraum der Vorbereitungskammer 3 wird auf einen vorher festgelegten Druck mit einem vorher bestimmten Gas eingestellt (Sauerstoff, Stickstoff, ein inertes Gas oder ein Mischgas davon)).
"S3" führt die Röntgenbestrahlung durch. Dieser bestrahlt die Maske 2, welche in die Vorbereitungskammer 3 im S2 befördert wurde, mit dem weichem Röntgenstrahl vom Röntgenstrahlgenerator 4 (siehe 3, welche später erläutert wird) von der Oberseite Maske 2 eine vorher festgelegte Zeitperiode lang, um dadurch positive Ionen und negative Ionen in der Nähe der Fläche der Maske 2 zu erzeugen und die Ladungen auf der Fläche der Maske 2 zu entfernen (zu neutralisieren). Hier wird eine Intensität, mit welcher die Maske 2 mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, durch den Abstand zwischen dem Röntgenstrahlgenerator 4 und der Maske 2 eingestellt, und die Bestrahlungszeitperiode wird auf eine Zeitperiode eingestellt, für welche der weiche Röntgenstrahl erzeugt wird (die Röntgenstrahl-Bestrahlungseinrichtung 12, welche den Personalcomputer (Steuerbereich) 11 in 1 bildet, stellt die Zeitperiode ein). Üblicherweise beträgt der Abstand 30 cm bis 1,5 m, und die Bestrahlungszeitperiode liegt bei 20 Sekunden bis 60 Sekunden (der Abstand und die Bestrahlungszeitperiode sind nicht auf die obigen Beispiele begrenzt, sondern sie werden nach Wunsch bestimmt, indem experimentell die optimalen Werte erlangt werden, mit denen die Ladungen der Maske 2 entfernt werden). Hier wird im Fall der Maske 2, welche einen Fotolack trägt, die Bestrahlung etwas abgeschwächt (der Abstand wird auf beispielsweise zumindest 1 m gesetzt, oder die Bestrahlungszeitperiode wird auf beispielsweise 20 Sekunden gekürzt), um den Einfluss (die Änderung einer Größe usw.) hinsichtlich des Musters der Maske 2 aufgrund der Bestrahlung mit dem welchen Röntgenstrahl zu vermeiden, während im Fall, wo die Maske 2 keinen Fotolack trägt, die Bestrahlung etwas verstärkt wird (der Abstand wird beispielsweise auf meistens 1 m gesetzt, oder die Bestrahlungszeitperiode wird etwas verlängert, beispielsweise auf 30 Sekunden), so dass die Ladungen der Maske 2 ausreichend neutralisiert (entfernt) werden können. Außerdem wurde bei einem Experiment ungefähr 15 mSV/h² als Intensität des weichen Röntgenstrahls verwendet ("SV" bezeichnet Sievert, während "h" Stunde bezeichnet, und die Intensität war ein numerischer Wert bei einer Position, welche 1 m beabstandet ist und war ungefähr 1/5000 einer Intensität zur Verwendung bei der Röntgendurchleuchtung einer medizinischen Brustprüfung). Da nebenbei bemerkt der weiche Röntgenstrahl bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann er leicht durch Glas oder dünnes Metall unterbrochen werden, und es kann verhindert werden, dass dieser nach außen austritt.
"S4" verschiebt die Maske 2 in die Hilfskammer 5. Dieser verschiebt die Maske 2 in die Hilfskammer 5 in 1, nachdem die Ladungen der Maske 2 durch die Röntgenstrahl-Bestrahlung im Schritt S3 entfernt (neutralisiert) wurden. Außerdem wird die Hauptkammer 6 vorbereitend evakuiert, d. h., die Hauptkammer 6 wird bis zum Maß evakuiert (vorbereitend evakuiert), dass der Druck der Hauptkammer 6 nicht deren Betrieb beeinflusst, sogar, wenn ein Trennventil (nicht gezeigt), welches zwischen der Hilfskammer 5 und der Hauptkammer 6 angeordnet ist, geöffnet wird.
"S5" führt eine Arbeit in der Hauptkammer 6 durch. Beispielsweise wird die Maske 2 auf der Bühne 9 der Hauptkammer 6 platziert, und in dem Zustand, wo die Maske 2 mit dem fein fokussierten Elektronenstrahl vom optischen Ladungspartikelsystem 8 bestrahlt wird, wird die Maske 2 der ebenen Abtastung mit dem Elektronenstrahl unterworfen. Die somit emittierten Sekundärelektronen werden erfasst und durch das Sekundärelektronen-Erfassungsorgan 7 verstärkt, und das Abbild (sekundäres Elektronenabbild) 10 wird angezeigt. Außerdem wird die Messung der Größe des vorher bestimmten Musters der Maske 2 oder dgl. auf dem Abbild 10 durchgeführt.
"S6" unterscheidet, ob Bestrahlung mit dem Röntgenstrahl notwendig ist. Dieser beurteilt die Ladung in einem solchen Fall, wo während der Arbeit (während der Messung) bei S5 an einer Stelle, welche aktuell unter der Messung ist oder eine spezifische Stelle, welche periodisch angezeigt wird,

• der Farbton (der Ton von weiß und schwarz) des Abbilds sich mehr als ein vorher festgelegter Wert geändert hat, oder
• die Position des Abbilds sich mehr als ein vorher festgelegter Wert geändert hat, um dadurch zu unterscheiden, ob die Bestrahlung mit dem Röntgenstrahl notwendig ist (wenn die Entfernung (Neutralisierung) gespeicherter Ladungen notwendig ist). Im Fall "JA" kehrt der Fluss zurück zu S3, bei dem die Entfernung der Ladungen der Maske 2 usw. durch die Röntgenstrahl-Bestrahlung durchgeführt wird, und die Arbeit bei S4 und S5 wird wiederum begonnen (die Arbeit wird wiederum von der Stelle des zeitweiligen Stopps neu gestartet, oder sie wird von einem vorbestimmten vorhergehenden Platz oder vom Anfang an begonnen). Dagegen im Fall von "NEIN" im S6 wurde die Bestrahlung mit dem Röntgenstrahl als nicht notwendig entschieden, und folglich wird die Maske 2 aus der Vorrichtung bei "S7" herausgenommen (die Maske 2 innerhalb der Hauptkammer 6 in 1 wird in das Maskenmagazin 1 über die Hilfskammer 2 und die Vorbereitungskammer 3 befördert und dort untergebracht). Im übrigen wird ebenfalls zugelassen, dass, wenn die Maske 2 in die Vorbereitungskammer 3 nach dem Ende der Arbeit der Maske 2 entsprechend "NEIN" im S6 befördert wurde, die Maske 2 mit dem Röntgenstrahl in der gleichen Weise wie bei S3 bestrahlt wird, um somit Ladungen, welche während der Arbeit gespeichert wurden, welche durchgeführt wurde, indem die Maske 2 mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wurde, vollständig zu entfernen (zu neutralisieren), und dass die Maske danach im Maskenmagazin 1 untergebracht wird. Das heißt,
• bevor die Maske 2 in die Hauptkammer 6 befördert wird, wird sie mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt, um somit die Ladungen zu entfernen (zu neutralisieren), oder
• während der Arbeit, in welcher die Maske 2 auf der Bühne 9 der Hauptkammer 6 platziert ist, wird die Arbeit vorübergehend angehalten, die Maske 2 wird zurück in die Vorbereitungskammer 3 gebracht (oder in der Hauptkammer 6 gehalten) und mit dem weichen Röntgenstrahl in einer vorher festgelegten Atmosphäre bestrahlt, um die Ladungen zu beseitigen, worauf die Arbeit wiederum begonnen wird.
• Nach dem Ende der Arbeit, bei der die Maske 2 auf der Bühne 9 der Hauptkammer 6 platziert ist, wird diese Maske 2 zurück in die Vorbereitungskammer 3 gebracht und mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt, um somit die Ladungen vollständig zu entfernen, worauf die Maske 2 im Maskenmagazin 1 untergebracht wird. Außerdem läuft die Maske 2 zum nächsten Prozess.

Auf die obige Weise wird zugelassen, die Ladungen zu beseitigen, indem die Maske 2 mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, bevor diese Maske 2 auf der Bühne 9 der Hauptkammer 6 platziert wird; vorübergehend die Arbeit im Laufe dieser Arbeit anzuhalten, bei der die Maske 2 auf der Bühne 9 platziert wird, um die Ladungen zu beseitigen, indem die Maske 2 mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, und um danach die Arbeit wieder zu beginnen; oder die Ladungen zu beseitigen, indem die Maske 2 mit dem weichen Röntgenstrahl nach dem Ende der Arbeit bestrahlt wird.
Obwohl übrigens die Bestrahlung der Maske 2 mit dem weichen Röntgenstrahl in der Vorbereitungskammer 3 durchgeführt wurde, können die Ladungen gut in einer Weise entfernt werden, dass die Hilfskammer 5 und weiter die Hauptkammer 6 in eine Atmosphäre vom atmosphärischen Druck auf ungeführ 01, Torr gebracht werden (eine Atmosphäre irgendeines von Luft, Sauerstoff, Stickstoff und inertem Gas oder einem kombinierten Gas, welches zuminderst aus zwei von diesen besteht), und dass die Maske 2 mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird.
3 zeigt ein Beispiel des Röntgenstrahlgenerators bei der vorliegenden Erfindung. Der gezeigte Röntgenstrahlgenerator 4 ist ein Reflexionstypus und hat die Form einer Lampe. Der Reflexions-Röntgenstrahlgenerator 4 ist derart, dass Elektronen, welche von einer Elektronenquelle 41 erzeugt werden, beschleunigt werden (beschleunigt beispielsweise bei mehreren kV bis 100 und mehrere zehn kV) und durch eine Beschleunigungselektrode 42 fokussiert werden, um somit auf ein Ziel (Wolfram) 44 projiziert zu werden, und dass der weiche Röntgenstrahl, der bei der Hinsicht emittiert wird, wo er nach unten von dem Ziel 44 reflektiert wird (stetiger weicher Röntgenstrahl oder weicher Röntgenstrahl, der weiter charakteristische Röntgenstrahlung enthält, die emittiert wird, wenn die Elektronen, welche auf mehrere kV bis 100 und mehrere 10 kV auf das Ziel 44 projiziert werden, nach außenhin genommen werden (unter dem atmosphärischen Druck eines vorher festgelegten reduzierten Drucks) über eine dünne Berylliumplatte 46 (da das Innere der Berylliumplatte 46 Vakuum ist, ist diese Berylliumplatte 46 ein Material, welches die weiche Röntgenstrahlung wenig absorbiert).
Die obige Struktur wird dem gezeigten Reflexions-Röntgenstrahlgenerator 4 in Lampenform verliehen, wodurch der weiche Röntgenstrahl leicht erzeugt werden kann und herausgenommen werden kann, um somit die gesamte Fläche der Maske 2 unter der Struktur von 1 zu bestrahlen.
4 zeigt ein Diagramm, um die vorliegende Erfindung zu erläutern. Dies zeigt, dass in einem Fall, wo die Fläche der Probe (Maske) 2 mit dem welchen Röntgenstrahl bestrahlt wird, der von der Röntgenstrahl-Entnahmeöffnung (Berylliumplatte) 46 des Röntgenstrahlgenerators 44 hergeleitet wird, Moleküle (Atome) von Luft, welche mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt werden, erregt werden, so dass positive Ionen (+ Ionen, nämlich die Moleküle (Atome) der Luft, welche positive Ladungen haben) und negative Ionen (nämlich – Ionen, wobei die Moleküle (Atome) der Luft negative Ladungen (Elektronen) haben)) in der Nähe der Fläche der Probe 2 erzeugt werden, und negative Ladungen (Elektronen), welche auf der Fläche der Probe 2 gespeichert wurden, durch die positiven Ionen neutralisiert (beseitigt) werden. Dagegen werden positive Ladungen, welche auf der Fläche der Probe 2 lagern, durch die negativen Ionen neutralisiert (beseitigt).
Wie oben beschrieben werden, wenn die Fläche der Probe (Maske) 2 oder deren Nähe mit dem weichen Röntgenstrahl, der vom Röntgenstrahlgenerator 4 emittiert wird, bestrahlt wird, sowohl die positiven Ionen als auch die negativen Ionen in der Nähe der Fläche der Probe 2 erzeugt, und es wird zugelassen, beide Ladungen (positive Ladungen und negative Ladungen) der Probe 2 zu beseitigen (zu neutralisieren).
Bei dieser Gelegenheit wird als eine Atmosphäre in der Nähe der Fläche der Probe (Maske) 2 in einem Zustand, wo eines von der Luft, Sauerstoff, Stickstoff, inertem Gas usw. oder einem Mischgas, welches aus zumindest zwei von diesen besteht, dessen Druck innerhalb eines Bereichs vom atmosphärischen Druck auf ungefähr 0,1 Torr gehalten wird, die Probe 2 mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt, wodurch die positiven Ionen und negativen Ionen wirksam erzeugt werden, um die Ladungen der Probe 2 zu beseitigen (zu neutralisieren).
Industrielle Verwendbarkeit
Bei einer Ladungspartikel-Strahlvorrichtung, wo ein Sekundärelektronenstrom oder dgl., der von einer Probe emittiert wird, indem die Probe mit einem Ladungspartikelstrahl bestrahlt wird, erfasst wird, um somit ein Abbild zu erzeugen, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Ladungspartikel-Strahlvorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Ladungspartikel-Strahlenabbilds, bei dem die Probe mit dem weichen Röntgenstrahl in einem Zustand bestrahlt wird, wo die Fläche oder die Nähe der Probe, welche durch einen Elektronenstrahl oder dgl. geladen ist, in der Atmosphäre oder einer Atmosphäre mit reduziertem Druck oder in einer vorher festgelegten gasförmigen Atmosphäre innerhalb einer Vorbereitungsevakuierungskammer, einer Abtastkammer oder dgl. gehalten wird, wodurch die Ladungen der Fläche der Probe wirksam beseitigt werden, wobei die Erzeugungswirksamkeiten positiver Ionen und negativer Ionen erhöht werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1: diese ist ein Systemarchitekturdiagramm der vorliegenden Erfindung;
2: diese ist ein Flussdiagramm, um die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
3: diese zeigt ein Beispiel eines Röntgenstrahlgenerators bei der vorliegenden Erfindung;
4: diese ist ein Diagramm, um die vorliegende Erfindung zu erläutern.

1: Maske
2: Vorbereitungskammer
3: Röntgenstrahlgenerator
4: Hilfskammer
5: Hauptkammer
6: Sekundärelektronen-Erfassungsorgan
7: optisches Ladungspartikelsystem
8: Bühne
9: Abbild
10: Personalcomputer (Steuerbereich)
11: Röntgenstrahl-Bestrahlungseinrichtung
12: Beschleunigungselektrode
22: beschleunigte Elektronen
43: Ziel (Wolfram)
44: Röntgenstrahl
45: Berylliumplatte (Röntgenstrahl-Entnahmeöffnung)
46: Maskenmagazin

Zusammenfassung
Aufgabe: die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ladungspartikel-Strahlvorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Ladungspartikel-Strahlabbilds, wobei die Fläche eines Halbleiterwafers, einer Fotomaske oder der ähnlichen Probe, welche durch Bestrahlung mit einem Ladungspartikel-Strahl geladen ist, wobei die Ladung, die einer gestörten Bildbeobachtung ausgesetzt ist, beobachtet, inspiziert und bearbeitet wird, und hat als Aufgabe, die Ladungen der Fläche der Probe wirksam zu beseitigen, wobei die Erzeugungswirksamkeiten von positiven Ionen und negativen Ionen erhöht werden, in einer Weise, dass die Probe mit weichem Röntgenstrahl bestrahlt wird, in einem Zustand, wo die Fläche oder die Nähe der Probe, welche durch einen Elektronenstrahl oder dgl. geladen wird, in der Atmosphäre oder der Atmosphäre mit reduzierten Druck oder in einer vorher festgelegten gasförmigen Atmosphäre innerhalb einer vorbereiteten Evakuierungskammer, einer Probenkammer oder dgl. gehalten wird.
Aufbau: ein Weich-Röntgenstrahlgenerator, der in einer Probenkammer, um darin eine Probe aufzunehmen, oder in einem vorher festgelegten Raum angeordnet ist, und der die Probe oder deren Nähe mit einem weichen Röntgenstrahl bestrahlt, und eine Einrichtung zum Steuern des Weich-Röntgenstrahlgenerators und zum Bestrahlen der Probe oder deren Nähe mit dem erzeugten weichen Röntgenstrahl in einem Zustand, wo die Probenkammer oder der Raum in einer vorher festgelegten Atmosphäre gehalten wird, um dadurch positive Ionen und negative Ionen zu erzeugen und um das Entfernen von Ladungen auf der Fläche der Probe zu steuern, sind enthalten.

Claims

Ladungspartikel-Strahlvorrichtung, welche ein Linsensystem aufweist, welche eine Probe mit einem Ladungspartikel-Strahl bestrahlt, und eine Abbilderzeugungseinrichtung, um ein Abbild zu erzeugen, indem ein Elektronenstrahl oder dgl. erfasst wird, der emittiert wurde oder über die Bestrahlung der Probe mit dem Ladungspartikel-Strahl übertragen wird; wobei die Ladungspartikel-Strahlvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass diese aufweist: einen Weich-Röntgenstrahlgenerator, der in einer Probenkammer, um darin die Probe aufzunehmen, oder in einem vorher festgelegten Raum angeordnet ist, und der die Probe oder deren Nähe mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt; und eine Einrichtung zum Steuern des Weich-Röntgenstrahlgenerators und zum Bestrahlen der Probe oder deren Nähe mit dem erzeugten weichen Röntgenstrahl in einem Zustand, wo die Probenkammer oder der Raum in einer vorher festgelegten Atmosphäre gehalten wird, um dadurch positive Ionen und negative Ionen zu erzeugen und um die Beseitigungen von Ladungen auf einer Fläche der Probe zu steuern.
Ladungspartikel-Strahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe oder deren Nähe mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, um dadurch die Ladungen zu beseitigen, bevor das Abbild der Probe erzeugt wird oder/und nachdem die Erzeugung des Abbilds beendet wurde.
Ladungspartikel-Strahlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des Abbilds vorübergehend im Laufe der Erzeugung des Abbilds der Probe gestoppt wird, und dass die Probe oder deren Nähe mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, um dadurch die Ladungen zu beseitigen, worauf die Erzeugung des Abbilds neu gestartet wird.
Ladungspartikel-Strahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Anordnen eines Mechanismus, der einen Abstand zwischen dem Weich-Röntgenstrahlgenerator und der Probe nach Wunsch einstellt.
Ladungspartikel-Strahlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Weich-Röntgenstrahl-Erzeugungseinrichtung und der Probe innerhalb eines Bereichs von 30 cm bis 150 cm festgelegt ist.
Ladungspartikel-Strahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorher festgelegte Atmosphäre eine ist aus Luft, Sauerstoff, Stickstoff und einem inertem Gas oder einem Mischgas, welches aus zumindest zwei von diesen besteht.
Ladungspartikel-Strahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck der Atmosphäre innerhalb eines Bereichs von dem atmosphärischen Druck bis 0,1 Torr festgelegt ist.
Ladungspartikel-Strahlvorrichtung, welche ein Linsensystem aufweist, welche eine Probe mit einem Ladungspartikel-Strahl bestrahlt, und eine Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Abbilds, indem ein Elektronenstrahl oder dgl. erfasst wird, der emittiert wurde oder über die Bestrahlung der Probe mit dem Ladungspartikel-Strahl übertragen wurde; wobei das Ladungspartikel-Strahl-Abbilderzeugungsverfahren folgende Schritte aufweist: Anordnen eines Weich-Rbntgenstrahlgenerators, der in einer Probenkammer, um darin die Probe aufzunehmen, oder in einem vorher festgelegten Raum angeordnet ist, und der die Probe oder deren Nähe mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt; und Steuern des Weich-Röntgenstrahlgenerators und Bestrahlen der Probe oder deren Nähe mit dem erzeugten weichen Röntgenstrahl in einem Zustand, wo die Probenkammer oder der Raum in einer vorher festgelegten Atmosphäre gehalten wird, um dadurch positive Ionen und negative Ionen zu erzeugen und um die Beseitigung von Ladungen auf einer Fläche der Probe zu steuern.
Ladungspartikel-Strahl-Abbild-Erzeugungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe oder deren Nähe mit dem weichen Röntgenstrahl bestrahlt wird, um dadurch die Ladungen zu beseitigen, bevor das Abbild der Probe erzeugt wird, nachdem die Erzeugung des Abbilds beendet wurde oder/und durch vorübergehendes Stoppen der Erzeugung des Abbilds im Laufe der Abbilderzeugung.