JP2006128146A - Device and column for test piece inspection - Google Patents

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Alex Goldenshtein
アレックス ゴールデンシュタイン,
Radel Ben-Av
ラデル ベン−アヴ,
Asher Pearl
アッシャー パール,
Igor Petrov
イゴール ペトロヴ,
Nadav Haas
ナダヴ ハース,
Pavel Adamec
パフェル アダメック,
Yaron I Gold
ヤロン, アイ. ゴールド,
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a column for test piece inspection. <P>SOLUTION: The device can make it possible to have access to a large amount of additional information of a test piece compared with a single flat face test piece image by providing one or more test piece images formed by different visual angles. By inclining the beams between two images and by moving the test piece to a new position, the visual angle (incident angle) is changed. Thereby, displacement of beams due to inclination of the beams are compensated. Therefore, the beams basically scan a second image while displaying and recording for the same region in which a first image is scanned while displaying and recording. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、試料検査のための装置及びコラムに関する。特に、本発明は荷電粒子ビームを用いた装置及びコラムに関する。   The present invention relates to an apparatus and a column for sample inspection. In particular, the present invention relates to an apparatus and column using a charged particle beam.

従来の光学顕微鏡法の分解能は、可視光の波長によって制限を受けている。更に、最高解像度では、従来の光学顕微鏡法での焦点深度は、非常に浅くなる。これらの2つの限界のため、試料検査のための荷電粒子デバイスがよく用いられるようになった。光加速荷電粒子と比較して、たとえば電子では、より短い波長を示すので、解像力を大きくすることができる。このように、荷電粒子ビーム(特に電子ビーム)は、生物学、医学、材料科学やリソグラフィー等様々な方法に用いられている。その例としては、人間、動物や植物の病気の診断、細胞構成部分やDNA等の構造の視覚化、合成材料、薄膜やセラミクスの構造の決定、あるいは、半導体技術で用いられるマスクやウエハの検査等が含まれる。   The resolution of conventional optical microscopy is limited by the wavelength of visible light. Furthermore, at the highest resolution, the depth of focus with conventional optical microscopy is very shallow. Because of these two limitations, charged particle devices for sample inspection have become popular. Compared with photoaccelerated charged particles, for example, electrons exhibit a shorter wavelength, so that the resolving power can be increased. Thus, charged particle beams (especially electron beams) are used in various methods such as biology, medicine, material science and lithography. Examples include diagnosing human, animal and plant diseases, visualizing structures such as cell components and DNA, determining the structure of synthetic materials, thin films and ceramics, or inspecting masks and wafers used in semiconductor technology. Etc. are included.

更に、荷電粒子デバイスは、固体面の微細構造の検査に非常に適している。特に、SEMは表面の微細構造を調べるための何にでも向く機器であり、何故なら、同じ画像に対して高空間分解能と焦点深度とを与えるからであり、また必要な試料の調製は最小限でよいからである。最新の機器は、1nmよりも小さな識別機能を有する一方で、垂直方向で何十ミクロンもの迅速な焦点を保持する。それゆえに、大規模集積回路の複雑な表面詳細の定期検査によく適している。荷電粒子デバイスは、例えば、半導体工業でウエハ処理の品質をモニターするために用いられてもよい。それによって、デバイスは生産環境に実際に配置され、ウエハ処理の問題ができるだけ早く認識されるようになる。   Furthermore, the charged particle device is very suitable for inspection of the microstructure of a solid surface. In particular, the SEM is an instrument suitable for examining surface microstructures, because it provides high spatial resolution and depth of focus for the same image, and requires minimal sample preparation. This is because. Modern instruments have an identification function of less than 1 nm while maintaining a rapid focus of tens of microns in the vertical direction. It is therefore well suited for periodic inspection of complex surface details of large scale integrated circuits. Charged particle devices may be used, for example, in the semiconductor industry to monitor wafer processing quality. Thereby, the device is actually placed in the production environment so that wafer processing problems are recognized as soon as possible.

しかし、従来の荷電粒子デバイスは、大量の人手の介入を必要とせずには、正確な臨界寸法、正確な高さ、正確なエッジ幅測定を与えることができない。例えば、2つの画像の点の間で高さの差を測定するためには、通常2つの画像を、露出と露出の間で試料を既定の傾斜をさせて記録される。しかし、試料を機械的に傾けることは、多くの不利を伴う。機械的な不完全さのため、試料の横方向の移動が必然的に生じ、それはステレオイメージ(立体画像)の対の要素間に誤差につながることがしばしばである。したがって、付加的にアラインメントをする必要が生じ、必然的にプロセスを遅くする。更に、大型の試料(たとえば12インチの半導体ウエハ)を傾けた場合、振動に対してステージの適切な抵抗を保証するために、非常に丈夫な及び高価な機械の構成を必要とすることになる。   However, conventional charged particle devices cannot provide accurate critical dimensions, accurate heights, and accurate edge width measurements without the need for extensive human intervention. For example, to measure the height difference between two image points, typically two images are recorded with a predetermined tilt of the sample between exposures. However, mechanically tilting the sample is associated with a number of disadvantages. Due to mechanical imperfections, lateral movement of the sample inevitably occurs, which often leads to errors between the elements of a stereo image pair. This necessitates additional alignment and inevitably slows the process. Furthermore, if a large sample (eg, a 12 inch semiconductor wafer) is tilted, a very robust and expensive machine configuration will be required to ensure proper resistance of the stage against vibration. .

試料の機械的傾斜を接続される問題を克服するために、同じ結果を手に入れるため、電子光カラムに電気的手段によりに電子ビームを傾けることが提案され、例えば、B.C. Brenton et al."A DYNAMIC REAL TIME 3-DMEASUREMENT TECHNIQUE FOR IC INSPECTION", Microelectronic Engineering 5(1986) 541 - 545, North Holland や J.T.L. Thong et al."In Situ Topography Measurement in the SEM", SCANNING Vol. 14, 65 -72(1992), FAMS, Inc.等に記載されている。しかし、提案システムの高さ方向の分解能は、75〜100nmの程度にとどまり、これでは、半導体工業の要求に対して十分でない。   In order to overcome the problem of connecting the mechanical tilt of the sample, to obtain the same result, it has been proposed to tilt the electron beam to the electron optical column by electrical means, for example BC Brenton et al. " A DYNAMIC REAL TIME 3-DMEASUREMENT TECHNIQUE FOR IC INSPECTION ", Microelectronic Engineering 5 (1986) 541-545, North Holland and JTL Thong et al." In Situ Topography Measurement in the SEM ", SCANNING Vol. 14, 65 -72 ( 1992), FAMS, Inc. and the like. However, the resolution in the height direction of the proposed system is only about 75 to 100 nm, which is not sufficient for the requirements of the semiconductor industry.

これらの問題のために、限界寸法測定や側壁プロフィリングは、原子顕微鏡でたびたびされる。しかし、原子顕微鏡を用いることはかなりコストを増大し、また、非常に低速な付加実験的な段取りを必要とする。したがって、より高速かつ自動で、正確な臨界の寸法、正確な高さまたは正確なエッジ幅測定を可能にする、試料検査の方法に対するニーズがある。   Because of these problems, critical dimension measurements and sidewall profiling are often performed with an atomic microscope. However, using an atomic microscope adds considerable cost and requires additional experimental setup that is very slow. Accordingly, there is a need for a method of sample inspection that is faster and more automatic and allows accurate critical dimensions, accurate heights or accurate edge width measurements.

本発明は、荷電粒子ビームを用いた試料検査のための装置及びコラムを提供する。異なる視角で作られる1つ以上の試料画像を提供することにより、単一の平面的な試料画像の場合と比較して、試料についての大量の付加情報にアクセスすることを可能にする。2つの画像の間のビームを傾斜させ新しい位置に試料を移動することにより、視角(入射角)を変え、これにより、ビームの傾斜に起因するビームの変位が補償されるようになる。したがって、ビームは、第1の画像を表示/記録しつつ走査したと同じ領域を、第2の画像を表示/記録しつつ基本的に走査する。   The present invention provides an apparatus and column for sample inspection using a charged particle beam. Providing one or more sample images made at different viewing angles allows access to a large amount of additional information about the sample as compared to a single planar sample image. By tilting the beam between the two images and moving the sample to a new position, the viewing angle (incident angle) is changed, thereby compensating for beam displacement due to beam tilt. Thus, the beam basically scans the same area as it was scanned while displaying / recording the first image while displaying / recording the second image.

一方、斜めの入射角を提供し、他方でこれに対応する試料の運動を提供することにより、アラインメントの付加の必要性なしに、また過多な画像処理の必要性なしに、高速かつ信頼性の高い方法で、試料の立体画像を作ることができる。それゆえに、立体画像に含まれ多くのケースで非常に価値のある付加情報を、コスト増加なくアクセスすることができる。   On the other hand, by providing an oblique angle of incidence and, on the other hand, providing corresponding sample movement, it is fast and reliable without the need for additional alignment and the need for excessive image processing. A three-dimensional image of the sample can be created in a sophisticated manner. Therefore, it is possible to access additional information included in the stereoscopic image and extremely valuable in many cases without increasing the cost.

本発明の更なる側面によれば、所定の入射角で試料の表面上に荷電粒子のビームを向けるためのコラムが提供される。所定の入射角は、ビームを対物レンズの光軸から離れるように偏向させる操作と試料の上にビームを集束する操作との組み合わせによって実現される。試料の表面の色収差を最小にするように相互に調整する少なくとも2つのステップにより、偏向が行われる。   According to a further aspect of the invention, a column is provided for directing a beam of charged particles onto the surface of the sample at a predetermined angle of incidence. The predetermined incident angle is realized by a combination of an operation of deflecting the beam away from the optical axis of the objective lens and an operation of focusing the beam on the sample. The deflection is performed by at least two steps that are mutually adjusted to minimize the chromatic aberration of the sample surface.

偏向の第1のステップに起因する色収差は、2つの偏向が正しく調整されるならば偏向の第2のステップによって、著しく補償することができることを、本発明者らは見出した。2ステップのビームの偏向と焦点集中の組み合せの操作により、2〜3ナノメートルの分解能を導くことができ、この分解能は、入射角の傾斜がない場合に実現することができる分解能に匹敵する。本発明は、大きな色収差から生じる分解能の低下なしに、試料への入射角を大きくとることができる利点を有する。   The inventors have found that the chromatic aberration due to the first step of deflection can be significantly compensated by the second step of deflection if the two deflections are adjusted correctly. The combined operation of two-step beam deflection and focus concentration can lead to a resolution of 2-3 nanometers, which is comparable to the resolution that can be achieved in the absence of incident angle tilt. The present invention has an advantage that the angle of incidence on the sample can be increased without lowering the resolution caused by large chromatic aberration.

更なる側面によれば、重要な距離の正確な測定を、試料表面上で、特に半導体ウエハ表面上で、可能にされる。荷電粒子の傾斜ビームを用い、非常に高速かつ信頼性の高い方法により、情報を得る。   According to a further aspect, accurate measurement of important distances is enabled on the sample surface, in particular on the semiconductor wafer surface. Information is obtained by a very fast and reliable method using a tilted beam of charged particles.

本発明によれば、試料検査のための装置及びコラムが提供される。   According to the present invention, an apparatus and column for sample inspection are provided.

まず、本発明は任意の荷電粒子デバイスに用いることができることが、当業者によって理解されるべきである。しかし、簡便のため、本発明は、走査型電子顕微鏡(SEM)での実行に関して説明される。本発明に従う好ましい具体例が、図1で概略的に示される。装置の基本構成部分は、電子ソース2、レンズシステム(集光レンズ5及び対物レンズ10)、走査コイル12A,12B、ビームシフトコイル7及び検出部16である。操作に際し、電子ビーム4が電子ソース2から発せられる。電子ソースは、例えば、タングステン-ヘアピンガン、ランタン-ヘキサボライドガンまたはフィールド-エミッションガンであってもよい。電子は、電子ソース2に供給される加速電圧によって加速される。通常、電子ソースによって直接に生産されるビーム直径は、高倍率でシャープな画像を発生させるにはあまりに大きいため、電子ビーム4は集光レンズ5に案内され、ビームが縮小され試料8の方へ電子ビーム4が導かれる電子ビーム4は、次いでデフレクタ7Aの場に進入し、そこでは、対物レンズ10の光軸に沿った経路から離れるように電子ビーム4を偏向させる。デフレクタ7Aは走査コイル12に続き、それは試料8の表面上に、テレビのようなラスターで電子ビーム4を移動するために用いられる。走査コイル12の後、電子ビーム4は試料8の上へ電子ビーム4を集束する対物レンズ10に入る。対物レンズ10は、電子ビーム4を集束するだけでなくて、電子ビーム4を回転させもする。しかし、この効果は示さておらず、何故なら二次元の図面で表すのが困難だからであり、また当業者ならこの付加的な効果をよく知っているからである。   First, it should be understood by one skilled in the art that the present invention can be used with any charged particle device. However, for simplicity, the present invention will be described with respect to implementation with a scanning electron microscope (SEM). A preferred embodiment according to the present invention is shown schematically in FIG. The basic components of the apparatus are an electron source 2, a lens system (condensing lens 5 and objective lens 10), scanning coils 12 </ b> A and 12 </ b> B, a beam shift coil 7, and a detection unit 16. In operation, an electron beam 4 is emitted from the electron source 2. The electron source may be, for example, a tungsten-hairpin gun, a lanthanum-hexaboride gun, or a field-emission gun. The electrons are accelerated by the acceleration voltage supplied to the electron source 2. Usually, the beam diameter directly produced by the electron source is too large to produce a sharp image at high magnification, so the electron beam 4 is guided to the condenser lens 5 and the beam is reduced toward the sample 8. The electron beam 4 to which the electron beam 4 is directed then enters the field of the deflector 7A where it deflects away from the path along the optical axis of the objective lens 10. A deflector 7A follows the scanning coil 12, which is used to move the electron beam 4 over the surface of the sample 8 with a raster, such as a television. After the scanning coil 12, the electron beam 4 enters an objective lens 10 that focuses the electron beam 4 onto the sample 8. The objective lens 10 not only focuses the electron beam 4 but also rotates the electron beam 4. However, this effect is not shown, because it is difficult to represent in a two-dimensional drawing, and those skilled in the art are familiar with this additional effect.

デフレクタ7Aと対物レンズ10の組み合せ動作により、電子ビーム4は予定された入射角(好ましくは10°〜20°)で試料を叩く。電子が試料8の表面を叩けば、様々な副生成物、例えばエネルギーの異なる電子、X線、光電子、熱、後方散乱電子等が生成する。これらの副産物や後方散乱荷電粒子の多くを用いて、試料の画像を作り試料から付加データを収集する。試料の検査または画像形成に対する主要な重要性の副産物は、比較的低いエネルギ(3〜50eV)で、様々な角度で試料8から漏れ出る二次電子である。第二次的な後方散乱電子は、検出部16に達し測定される。試料に電子ビームを走査し、検出部16の出力を表示/記録することにより、試料8の表面の画像が形成される。   By combining the deflector 7A and the objective lens 10, the electron beam 4 strikes the sample at a predetermined incident angle (preferably 10 ° to 20 °). When the electrons hit the surface of the sample 8, various by-products such as electrons having different energies, X-rays, photoelectrons, heat, backscattered electrons, and the like are generated. Many of these by-products and backscattered charged particles are used to create an image of the sample and collect additional data from the sample. A by-product of major importance for sample inspection or imaging is secondary electrons that leak from the sample 8 at various angles with relatively low energy (3-50 eV). Secondary backscattered electrons reach the detector 16 and are measured. An image of the surface of the sample 8 is formed by scanning the sample with an electron beam and displaying / recording the output of the detection unit 16.

試料8は、ステージ11(試料台)の上に支持され、このステージは、電子ビーム4が被検査試料の上のターゲット領域に達するのを可能にするために、水平全方向に移動可能である。試料8が傾斜入射角下にある場合、電子ビームは光軸に沿って試料を叩かず光軸から移動される。したがって、ステージ11は試料8に対応する運動を実行することにより、電子ビームは、電子ビームがビームシフトコイル7Aによって偏向しなかったならば当てられただろう試料上の同じ領域を叩く。例えば一対の立体画像をつくるために、電子ビーム4、すなわち入射角の、偏向が変えられる場合、ビームを傾斜させることに起因するビームの変位が補償されるように、ステージ11は新しい位置に再び試料8を移動する。したがって、2つの画像の間の誤り出現は、基本的に防止することができる。   The sample 8 is supported on a stage 11 (sample stage), which is movable in all horizontal directions to allow the electron beam 4 to reach a target area on the sample to be inspected. . When the sample 8 is at a tilted incident angle, the electron beam is moved from the optical axis without hitting the sample along the optical axis. Thus, the stage 11 performs a motion corresponding to the sample 8, so that the electron beam strikes the same region on the sample that would have been hit if the electron beam was not deflected by the beam shift coil 7A. For example, to create a pair of stereoscopic images, if the deflection of the electron beam 4, i.e., the angle of incidence, is changed, the stage 11 is again moved to a new position so that beam displacement due to tilting the beam is compensated. The sample 8 is moved. Therefore, an error appearance between two images can be basically prevented.

一方、他方試料の傾斜入射角及び対応する運動を提供することによって、試料の立体画像は、アラインメント付加の必要性なしで、高速かつ信頼性の高い方法でつくることができる。したがって、立体画像に存在し多くのケースでとても役に立つ付加情報に、コスト増加なくアクセスすることができる。一般に、立体対の両方の画像は、傾斜入射角を用いてつくられる。しかし、用途によっては、立体画像の1つは、試料の平面図を用いることによって作られてもよい。   On the other hand, by providing a tilted incident angle and corresponding motion of the other sample, a stereoscopic image of the sample can be created in a fast and reliable manner without the need for additional alignment. Therefore, it is possible to access additional information that exists in a stereoscopic image and is very useful in many cases without increasing the cost. In general, both images of a stereo pair are created using a tilted incident angle. However, depending on the application, one of the stereoscopic images may be created by using a plan view of the sample.

図1で示される具体例は、電子ビーム4を偏向させるためにpre-lensデフレクタ7Aを用いる。色収差を引き起こす対物レンズ10を通して、電子ビーム4の偏向は、ビームのoff-axis経路に至る。   The specific example shown in FIG. 1 uses a pre-lens deflector 7A to deflect the electron beam 4. Through the objective lens 10 causing chromatic aberration, the deflection of the electron beam 4 leads to the off-axis path of the beam.

図2は本発明の更なる具体例に従って色収差を低減するための装置の回路図を示す。この具体例は、以下を除いて図1と同様である。pre-lensデフレクタ7Aは、対物レンズ10内に配置されるin-lensデフレクタ7Bと交換された。デフレクタ7Bを対物レンズ10の場の中に置いた場合、色収差がかなり減少する。デフレクタ7Bが、対物レンズ10の場の内側奥に、あるいは一部対物レンズ10の下奥に置かれた場合に、この減少は50%以上に達することができる。   FIG. 2 shows a circuit diagram of an apparatus for reducing chromatic aberration according to a further embodiment of the invention. This specific example is the same as FIG. 1 except for the following. The pre-lens deflector 7A was replaced with an in-lens deflector 7B disposed in the objective lens 10. When the deflector 7B is placed in the field of the objective lens 10, the chromatic aberration is considerably reduced. This reduction can reach 50% or more when the deflector 7B is placed inwardly of the objective lens 10 or partially under the objective lens 10.

さらにシステムの性能を改良するために、図2で示される具体例は、ステージ11と一体化される参照ターゲット40を有する。参照ターゲット40は、参照ターゲット40に当たる電子ビーム4の正確な入射角を決定するために用いられる。例えば、参照ターゲットは、ラインの中継構造または垂直線壁を示すトレンチを有してもよい。   To further improve system performance, the embodiment shown in FIG. 2 has a reference target 40 that is integrated with the stage 11. The reference target 40 is used to determine the exact incident angle of the electron beam 4 impinging on the reference target 40. For example, the reference target may have a line relay structure or a trench indicating a vertical wall.

参照ターゲット40が電子ビーム4の走査範囲の中に来るようにステージ11を移動することによって、電子ビーム4が予定された入射角で参照ターゲット40に当たるよう、参照ターゲット40の画像を用いて入射角を測定し、パラメータの設定を(例えばデフレクタ7B、対物レンズ10、ビームエネルギ、その他)見出すことができるようになる。一旦このパラメータ設定を見つけたなら、それは後に実際の試料8に対する正確な測定のために用いることができる。   By moving the stage 11 so that the reference target 40 is within the scanning range of the electron beam 4, the incident angle using the image of the reference target 40 is such that the electron beam 4 strikes the reference target 40 at a predetermined incident angle. , And parameter settings (eg, deflector 7B, objective lens 10, beam energy, etc.) can be found. Once this parameter setting is found, it can later be used for accurate measurements on the actual sample 8.

図2で示される具体例では、参照ターゲット40は、ステージ11と一体化される。もっとも、別個の支持体の上にも同様に参照ターゲット40を提供してもよく、そしてこれは例えば、電子ビーム4の走査の範囲内に参照ターゲット40を持ち込むように回転可能なものであってもよい。更に、加熱により、ターゲット表面上に存在した参照ターゲット40の汚染物質が揮発されるよう、加熱システム(図示されず)を参照ターゲット40に対して提供することもできる。その都度加熱により参照ターゲットクリーニングすることにより、参照ターゲットは、長時間の保証が可能になる。したがって、全システムの動作不能時間を減少させることが可能になる。   In the specific example shown in FIG. 2, the reference target 40 is integrated with the stage 11. However, a reference target 40 may also be provided on a separate support as well, and this can be rotated, for example, to bring the reference target 40 within the scanning range of the electron beam 4. Also good. Furthermore, a heating system (not shown) can be provided for the reference target 40 so that the contaminants of the reference target 40 present on the target surface are volatilized by heating. By performing the reference target cleaning by heating each time, the reference target can be guaranteed for a long time. Therefore, it becomes possible to reduce the inoperable time of the entire system.

色収差をさらに低減する目的で、図3に、本発明の更なる具体例に従った装置の回路図を示す。この具体例は、以下の点を除いて図1及び図2のそれと同様である。pre-lensデフレクタ7A又はin-lensデフレクタ7Bを用いる代わりに、図3に示される具体例では、pre-lensデフレクタ7A及びin-lensデフレクタ7Bの組み合わせを用いる。第1のデフレクタ(この例ではpre-lensデフレクタ7A)に起因する色収差は、これらのコイルに起因する偏向が正しく調整されるならば、第2のデフレクタ(この例ではin-lensデフレクタ7B)によってかなりの程度補償が可能になることが、本発明者らによって見出されている。本実施例では、prelensデフレクタ7A及びin-lensデフレクタ7Bを用いている。しかし、2つのprelensデフレクタ又は2つのin-lensデフレクタを用いても同様の結果を実現することができる。   For the purpose of further reducing chromatic aberration, FIG. 3 shows a circuit diagram of an apparatus according to a further embodiment of the invention. This specific example is similar to that of FIGS. 1 and 2 except for the following points. Instead of using the pre-lens deflector 7A or the in-lens deflector 7B, the specific example shown in FIG. 3 uses a combination of the pre-lens deflector 7A and the in-lens deflector 7B. Chromatic aberration due to the first deflector (pre-lens deflector 7A in this example) is caused by the second deflector (in-lens deflector 7B in this example) if the deflection due to these coils is correctly adjusted. It has been found by the present inventors that a considerable degree of compensation is possible. In this embodiment, a prelens deflector 7A and an in-lens deflector 7B are used. However, similar results can be achieved using two prelens deflectors or two in-lens deflectors.

2つの偏向の正確な調整は、多数のパラメータ、たとえば選ばれた入射角、ビームエネルギ、対物レンズ電流、その他に依存する。しかし、本発明の実行は、これらのパラメータ及びビーム偏光に起因する色収差のそれらの効果についての正確な知識には依存しない。予め選択された入射角に対して最小限収差が得られるようなpre-lens及びin-lensデフレクタの偏向及びたわみ角の方向が、画像、すなわち試料8の画像又は参照ターゲット40の画像のいずれかから抽出されてもよい。pre-lensデフレクタ及びin-lensデフレクタの操作を組み合わせることにより、2〜3ナノメートルの分解能を得ることができ、これは、傾斜入射角なしに実現が可能な分解能に匹敵するものである。本発明は、このように試料への入射角が大きくしても、色収差が大きくなることに起因する分解能の減少を引き起こすことがない点で利点を有する。   The exact adjustment of the two deflections depends on a number of parameters, such as the selected angle of incidence, beam energy, objective lens current, etc. However, the practice of the present invention does not depend on accurate knowledge of these parameters and their effects of chromatic aberration due to beam polarization. The direction of the deflection and deflection angles of the pre-lens and in-lens deflectors that gives a minimum aberration for a preselected angle of incidence is either an image, ie an image of the sample 8 or an image of the reference target 40. May be extracted from By combining the operation of pre-lens and in-lens deflectors, a resolution of 2-3 nanometers can be obtained, which is comparable to the resolution that can be achieved without a tilted incident angle. The present invention has an advantage in that even if the angle of incidence on the sample is increased, the resolution is not reduced due to the increase in chromatic aberration.

さらにシステムの性能を改良するために、図3で示される具体例は、対物レンズ10を有し、これは磁気レンズ10A及び静電レンズ10Bの組合わせである。したがって、対物レンズ10は複合的な磁気静電レンズである。好ましくは、複合磁気静電レンズ10の静電部分は、静電抑制レンズ10Bである。そのような複合磁気静電レンズ10を用いることにより、低い加速度エネルギ(SEMの場合には数百電子ボルト等)で優れた分解能を生成する。そのような低い加速度エネルギは、チャージングを防止しあるいは放射に敏感な試料の損傷防止のために、特に最新の半導体産業では望ましい。   To further improve system performance, the embodiment shown in FIG. 3 has an objective lens 10, which is a combination of a magnetic lens 10A and an electrostatic lens 10B. Therefore, the objective lens 10 is a composite magnetic electrostatic lens. Preferably, the electrostatic portion of the composite magnetic electrostatic lens 10 is an electrostatic suppression lens 10B. By using such a composite magnetic electrostatic lens 10, an excellent resolution can be generated with low acceleration energy (such as several hundred electron volts in the case of SEM). Such low acceleration energy is particularly desirable in the modern semiconductor industry to prevent charging or to prevent damage to radiation sensitive samples.

図4及び5は、図3で示す複合磁気静電レンズ10及び試料8の拡大図を示す。焦点距離を短くするため、励起コイルを流れる電流により発生した磁束を、磁極片に伝導させ、磁気レンズの光軸に沿った小さな領域に集中させる。磁界は、光軸のまわりに回転対称であり、磁極片の上側と下側の間の磁極間ギャップで最大値に達する。更に、ビームシフトコイル7Bを対物レンズ10Aの磁界の中に置き、それぞれの磁界の間にオーバーラップが生じるようにする。   4 and 5 show enlarged views of the composite magnetic electrostatic lens 10 and the sample 8 shown in FIG. In order to shorten the focal length, the magnetic flux generated by the current flowing through the excitation coil is conducted to the pole piece and concentrated in a small area along the optical axis of the magnetic lens. The magnetic field is rotationally symmetric about the optical axis and reaches a maximum at the interpole gap between the upper and lower sides of the pole piece. Further, the beam shift coil 7B is placed in the magnetic field of the objective lens 10A so that an overlap occurs between the magnetic fields.

磁気レンズ10Aに加えて、図3〜5に示される具体例では、磁気レンズ10Aの近傍に静電気抑制レンズを有している。静電気抑制レンズ10Bは、異なるポテンシャルで保持される2つの電極を有する。例示された具体例では、光軸に沿って磁気レンズ10A内に配置される円筒状のビーム管14により、2つの電極の1つが形成される。静電気抑制レンズ10Bの第2の電極は、磁気レンズ10Aの下に提供される金属製のカップである。システムの操作に際して、第1の電極は、高い陽電位(たとえば8キロボルト)に通常保持され、第2の電極の方は、低い陽電位(たとえば3キロボルト)で保持されることにより、電子が第1のエネルギから低い第2のエネルギへといくにつれて対応して静電界の中で減速されるようにする。   In addition to the magnetic lens 10A, the specific examples shown in FIGS. 3 to 5 include an electrostatic suppression lens in the vicinity of the magnetic lens 10A. The static electricity suppressing lens 10B has two electrodes held at different potentials. In the illustrated example, one of the two electrodes is formed by a cylindrical beam tube 14 disposed in the magnetic lens 10A along the optical axis. The second electrode of the static electricity suppressing lens 10B is a metal cup provided under the magnetic lens 10A. During operation of the system, the first electrode is typically held at a high positive potential (eg, 8 kilovolts) and the second electrode is held at a lower positive potential (eg, 3 kilovolts), thereby allowing electrons to As the energy goes from one energy to a lower second energy, it is correspondingly decelerated in the electrostatic field.

図4及び5で示される例では、試料8は接地電位に保持される。したがって、別の静電気抑制場が、金属製のカップと試料8の間に存在することになる。金属のカップ及び試料8の間の静電気抑制場のために、ビームシフトコイル7A及び7Bにより発生する電子ビーム4の偏向の初期値は高められ、これが入射角を大きくすることになる。したがって、予定された入射角を実現するために、ビームシフトコイル7A及び7Bにより発生する小さい偏向だけは必要である。   In the example shown in FIGS. 4 and 5, the sample 8 is held at the ground potential. Therefore, another static suppression field exists between the metal cup and the sample 8. Due to the static suppression field between the metal cup and the specimen 8, the initial value of the deflection of the electron beam 4 generated by the beam shift coils 7A and 7B is increased, which increases the incident angle. Therefore, only a small deflection generated by the beam shift coils 7A and 7B is necessary to achieve the expected angle of incidence.

試料表面を接地する必要性はない。また、試料の表面の電位の調整は、電圧を試料に印加することによりなされてもよい。例えば、回路の短絡を検出するために用いられる電圧対比像を得るためにウエハに電圧を印加してもよい。金属製カップの電位が試料の表面の電位より高ければ、静電気抑制場が発生する。   There is no need to ground the sample surface. Further, the potential of the surface of the sample may be adjusted by applying a voltage to the sample. For example, a voltage may be applied to the wafer to obtain a voltage contrast image that is used to detect a short circuit. If the potential of the metal cup is higher than the potential of the sample surface, an electrostatic suppression field is generated.

図5から分かるように、試料表面に垂直な軸に関して測定した場合に、試料8が傾斜入射角での視野にある場合、電子ビームは、対物レンズ10の光軸に沿って試料を叩くことがない。電子ビーム4は、距離dだけ光軸から移動される。したがって、電子ビームがビームシフトコイル7Aにより偏向しなかったか場合に叩かれたであろう試料上の領域と同じ領域を電子ビームが叩くように試料8と対応した運動を、ステージ11は実行する。電子ビーム4の偏向、つまり入射角θを変更(例えば-θに)する場合は、2つの画像間の誤り出現が基本的に防止されることができるように、ステージ11は新しい位置に再び試料8を移動する。   As can be seen from FIG. 5, when measured with respect to an axis perpendicular to the sample surface, the electron beam can strike the sample along the optical axis of the objective lens 10 when the sample 8 is in the field of view at an oblique incident angle. Absent. The electron beam 4 is moved from the optical axis by a distance d. Therefore, the stage 11 performs a motion corresponding to the sample 8 so that the electron beam strikes the same region as the region on the sample that would have been hit if the electron beam was not deflected by the beam shift coil 7A. When the electron beam 4 is deflected, that is, when the incident angle θ is changed (for example, to −θ), the stage 11 is again placed at a new position so that an error appearance between the two images can be basically prevented. Move 8.

図6A及び図6Bと以下の説明では、正確な高さ測定がどのように本発明によって実行されるかについて説明する。図6A及び図6Bは、平面から伸びるピラーを示す。図6Aは、θL =−3°のビームチルトを起こすピラーの画像であり、一方、図6Bは平面に垂直の軸に対してθR = + 3°のビームチルトを起こすピラーの画像である。   6A and 6B and the following description describe how accurate height measurements are performed by the present invention. 6A and 6B show pillars extending from a plane. 6A is an image of a pillar causing a beam tilt of θL = −3 °, while FIG. 6B is an image of a pillar causing a beam tilt of θR = + 3 ° with respect to an axis perpendicular to the plane.

ピラーの頂部と底面の間の高さ差Δhを決定するため、特徴部分が各々レベルのために配置されなければならない。ピラーの頂部では、フレークの右の端部が、第1の特徴部分として用いられた。底面上では、粒子の端部が、第2の特徴部分として用いられた。両画像により、2つの特徴部分の間におけるX方向に関する距離(図6AにおけるP1及び図6BにおけるP2)が測定される。次いで距離P1と距離P2の間の差P( P = P1-P2、Pは視差と呼ばれる)が、ピラーの頂部と底部表面の間の高さ差Δhを計算するために用いられる。高さ差Δhは、次の式によって与えられ
Δh=P*((sinθR * sinθL)/(sinθR - sinθL))
小さい角度近似のために (θR, θL <= 5°) 、高さの差は次によって与えられ
Δh = P/(2*sin((θR - θL)/2)).
図6A及び6B内に示される例では、距離P1が0.546μmに相当し、一方距離P2は、0.433μmに相当する。したがって、ピラーの頂部と底部表面の間の高さ差Δhは、この例では1.079μmである。
In order to determine the height difference Δh between the top and bottom of the pillar, features must be arranged for each level. At the top of the pillar, the right end of the flake was used as the first feature. On the bottom surface, the edge of the particle was used as the second feature. Both images measure the distance in the X direction between two feature parts (P1 in FIG. 6A and P2 in FIG. 6B). The difference P between the distances P1 and P2 (P = P1-P2, where P is called parallax) is then used to calculate the height difference Δh between the top and bottom surfaces of the pillar. The height difference Δh is given by the following equation: Δh = P * ((sinθR * sinθL) / (sinθR-sinθL))
For small angle approximations (θR, θL ≤ 5 °), the height difference is given by Δh = P / (2 * sin ((θR-θL) / 2)).
In the example shown in FIGS. 6A and 6B, the distance P1 corresponds to 0.546 μm, while the distance P2 corresponds to 0.433 μm. Therefore, the height difference Δh between the top and bottom surfaces of the pillar is 1.079 μm in this example.

本発明によれば、試料から更に付加的な高さの情報を得るために余計な労力を要しない。しかし、特に微細構成が複雑である試料に対し、この付加的な情報は、大きな価値がある。この例では、ピラーの高さを決定した。しかし、トレンチないし孔の深さを決定するために同じ手法を用いることができることは明らかである。半導体ウエハの場合には、トレンチの正確な深さ、例えば絶縁トレンチの深さやコンタクトホールの正確な深さは、製造プロセスの品質を制御するためにとても有用な情報である。   According to the present invention, no extra effort is required to obtain additional height information from the sample. However, this additional information is of great value, especially for samples with a complex microstructure. In this example, the pillar height was determined. However, it is clear that the same technique can be used to determine the depth of the trench or hole. In the case of semiconductor wafers, the exact depth of the trench, such as the depth of the insulating trench and the precise depth of the contact hole, is very useful information for controlling the quality of the manufacturing process.

トレンチないし孔の深さ又はラインの高さがわかった後、この情報は更なる興味深い機能を決定するために用いることができる。例えば、接点孔の深さを知ることによって、その底部でコンタクトホールの真の幅を決定するために、本発明の別の具体例を用いることができる。図7A及び図7Bは、平面から下方へ伸びるコンタクトホールを示す。図7AはθL =−3°のビームチルトを生じるコンタクトホールの画像であり、一方、図7Bは平面に垂直な軸に対してθR = + 3°のビームチルトを生じさせるコンタクトホールの画像である。   Once the trench or hole depth or line height is known, this information can be used to determine further interesting functions. For example, by knowing the depth of the contact hole, another embodiment of the present invention can be used to determine the true width of the contact hole at its bottom. 7A and 7B show contact holes extending downward from the plane. 7A is an image of a contact hole that produces a beam tilt of θL = −3 °, while FIG. 7B is an image of a contact hole that produces a beam tilt of θR = + 3 ° with respect to an axis perpendicular to the plane. .

図7A (左の図)では、左頂部エッジT1、右頂部エッジT2及びコンタクトホールの右底部エッジBLがわかる。また図7B (右図)では、左頂部エッジT1及び右頂部エッジT2がわかる。更に、コンタクトホールの左底部エッジBRがわかる。図7Aで測定したように可視の距離T1BL及びT1T2を測定することによって、左の図、つまり図7Bで測定した距離T2BRと、右の図、つまり底部でのコンタクトホールの真の幅Wbを、計算することができ、
Wb = T1BL/cosθL + T2BR/cosθR + h(tanθL + tanθR) - Wt
ここでhは、コンタクトホールの深さ、Wtは、頂部でのコンタクトホールの幅である。本実施例で、WtはT1T2/cosθLによって与えられる。図7A及び7B内に示される例では、距離T1BL/cosθLは、0.29μmに相当し、距離T2BR/cosθRは、0.334μmに相当し、距離T1T2/cosθLは、0.4005μmに相当する。更に、コンタクトホールの深さhは、1.0μmと測定された。したがって、この底部でのコンタクトホールの真の幅Wbは、この例では0.324μmである。
In FIG. 7A (left figure), the left top edge T1, the right top edge T2, and the right bottom edge BL of the contact hole can be seen. In FIG. 7B (right figure), the left top edge T1 and the right top edge T2 can be seen. Further, the left bottom edge BR of the contact hole can be seen. By measuring the visible distances T1BL and T1T2 as measured in FIG. 7A, the left figure, ie the distance T2BR measured in FIG. 7B, and the right figure, ie the true width Wb of the contact hole at the bottom, Can be calculated,
Wb = T1BL / cosθL + T2BR / cosθR + h (tanθL + tanθR)-Wt
Here, h is the depth of the contact hole, and Wt is the width of the contact hole at the top. In this embodiment, Wt is given by T1T2 / cosθL. In the example shown in FIGS. 7A and 7B, the distance T1BL / cos θL corresponds to 0.29 μm, the distance T2BR / cos θR corresponds to 0.334 μm, and the distance T1T2 / cos θL corresponds to 0.4005 μm. Further, the depth h of the contact hole was measured to be 1.0 μm. Therefore, the true width Wb of the contact hole at the bottom is 0.324 μm in this example.

本方法は、その底部でのコンタクトホールの真の幅Wは、アスペクト比(深い及び狭い)の高いコンタクトホールに対してさえ決定することが可能である点で長所を有する。これは、非常に困難である原子力顕微鏡検査等の他の方法とは対照的である。   The method has the advantage that the true width W of the contact hole at its bottom can be determined even for high aspect ratio (deep and narrow) contact holes. This is in contrast to other methods such as atomic force microscopy which are very difficult.

底部におけるコンタクトホールの真の幅Wの決定に加えて、図7Aまたは7Bで可視である側壁の幅を決定するために、本発明の更なる具体例を用いることができる。例えば、図7Bからコンタクトホールの左の側壁の幅を決定することができる。この状況で側壁の幅は、側壁の頂部と側壁の底部の間の水平ウエハ面方向横の距離を意味する。図7Bで測定するように、可視の距離T2BRを測定することによってコンタクトホールの左の側壁の真の幅WLを計算されることができ、
WL = Wt - T2BR/cosθR - htanθR
T2BRは、側壁の底部エッジとトレンチまたは孔の反対の側の頂部エッジの間で、測定された可視の距離、hは、トレンチまたは孔の深さ、Wtは、トレンチの幅またはトレンチまたは孔の上面に孔、θRは図7Bの画像の視角である。
In addition to determining the true width W of the contact hole at the bottom, further embodiments of the present invention can be used to determine the width of the sidewall that is visible in FIG. 7A or 7B. For example, the width of the left sidewall of the contact hole can be determined from FIG. 7B. In this situation, the width of the sidewall means the lateral distance in the horizontal wafer surface direction between the top of the sidewall and the bottom of the sidewall. As measured in FIG. 7B, the true width WL of the left sidewall of the contact hole can be calculated by measuring the visible distance T2BR,
WL = Wt-T2BR / cosθR-htanθR
T2BR is the measured visible distance between the bottom edge of the sidewall and the top edge on the opposite side of the trench or hole, h is the depth of the trench or hole, Wt is the width of the trench or the trench or hole. A hole on the upper surface, θR is the viewing angle of the image of FIG. 7B.

同様に、図7Aで測定するように可視の距離T1BLを測定することによって、コンタクトホールの左の側壁の真の幅WRを計算することができ、
WR = Wt - T1BL/cosθL - htanθL
T1BLは、側壁の底部エッジとトレンチまたは孔の反対の側の頂部エッジの間で測定された可視の距離、hは、トレンチまたは孔の深さ、Wtは、トレンチまたは孔の上面におけるトレンチまたは孔の幅、θLは図7Aの画像の視角である。
Similarly, by measuring the visible distance T1BL as measured in FIG. 7A, the true width WR of the left sidewall of the contact hole can be calculated,
WR = Wt-T1BL / cosθL-htanθL
T1BL is the visible distance measured between the bottom edge of the sidewall and the top edge on the opposite side of the trench or hole, h is the depth of the trench or hole, Wt is the trench or hole at the top of the trench or hole Is the viewing angle of the image of FIG. 7A.

本発明の更なる具体例によれば、ラインの高さを知ることにより、このラインの一対の立体画像は、その底部でラインの真の幅を決定するために用いることができる。図8A(左図)及び図8B(右図)は、平面から上方へ伸びているラインを示す。図8Aは平面に垂直な軸に対してθL =−3°のビームチルトを起こすラインの画像であり、一方、図8Bは、平面に垂直な軸に対してθR = + 3の°のビームチルトを起こすラインの画像である。   According to a further embodiment of the invention, knowing the height of the line, a pair of stereoscopic images of this line can be used to determine the true width of the line at its bottom. 8A (left figure) and FIG. 8B (right figure) show lines extending upward from the plane. FIG. 8A is an image of a line causing a beam tilt of θL = −3 ° with respect to an axis perpendicular to the plane, while FIG. 8B is a beam tilt of θR = + 3 ° with respect to an axis perpendicular to the plane. This is an image of a line that causes

図8Aには、左底部エッジX1、左頂部エッジX2及びラインの右頂部エッジX3が示される。また図8Bには、左頂部エッジY3及び右頂部エッジY2が示される。更に、ラインの右底部エッジY1がわかる。図8Aで測定したように可視の距離X1X2及びX2X3を測定し、また図8Bで測定したように可視の距離Y1Y2及びY2Y3を測定することにより、その底部でのラインの真の幅Wbを計算されることができ、
Wb = (X1X2+X2X3)/cosθL + (Y1Y2+Y2Y3)/cosθR - h(tanθL + tanθR) - Wt
あるいは、
(X1X2+X2X3 = X1X3 ,Y1Y2+Y2Y3 = Y1Y3)
あるいは、
Wb = X1X3/cosθL + Y1Y3/cosθR - h(tanθL + tanθR) - Wt
ここでhはラインの高さ、Wtは特徴上面における特徴の幅である。例えば、WtはY2Y3/cosθRで与えられている。図8A及び8Bに示される例では、距離( X1X2 +X2X3 )/cosθLは、0.274μmに相当し、距離( Y1Y2 + Y2Y3 )/cosθRは、0.312μmに相当し、距離Y2Y3/cosθRは、0.232μmに相当する。更に、ラインの深さhは、0.8μmと測定された。したがって、その底部でのラインの真の幅Wbは、この例では0.27μmである。
FIG. 8A shows a left bottom edge X1, a left top edge X2, and a line right top edge X3. Also shown in FIG. 8B is a left top edge Y3 and a right top edge Y2. Furthermore, the right bottom edge Y1 of the line is known. By measuring the visible distances X1X2 and X2X3 as measured in FIG. 8A and by measuring the visible distances Y1Y2 and Y2Y3 as measured in FIG. 8B, the true width Wb of the line at its bottom is calculated. Can
Wb = (X1X2 + X2X3) / cosθL + (Y1Y2 + Y2Y3) / cosθR-h (tanθL + tanθR)-Wt
Or
(X1X2 + X2X3 = X1X3, Y1Y2 + Y2Y3 = Y1Y3)
Or
Wb = X1X3 / cosθL + Y1Y3 / cosθR-h (tanθL + tanθR)-Wt
Here, h is the line height, and Wt is the feature width on the feature top surface. For example, Wt is given by Y2Y3 / cosθR. In the example shown in FIGS. 8A and 8B, the distance (X1X2 + X2X3) / cos θL corresponds to 0.274 μm, the distance (Y1Y2 + Y2Y3) / cos θR corresponds to 0.312 μm, and the distance Y2Y3 / cos θR is It corresponds to 0.232 μm. Furthermore, the line depth h was measured to be 0.8 μm. Therefore, the true width Wb of the line at the bottom is 0.27 μm in this example.

上記に提示された式の代わりに、例えば、これと等価な式を用いられることができ、
Wb = X1X2/cosθL + (Y1Y2+Y2Y3)/cosθR - h(tanθL + tanθR)
あるいは、
Wb = (X1X2+X2X3)/cosθL + Y1Y2/cosθR - h(tanθL + tanθR)
あるいは、
Wb = X1X2/cosθL + Y1Y2/cosθR - h(tanθL + tanθR) + Wt。
Instead of the formula presented above, for example, an equivalent formula can be used,
Wb = X1X2 / cosθL + (Y1Y2 + Y2Y3) / cosθR-h (tanθL + tanθR)
Or
Wb = (X1X2 + X2X3) / cosθL + Y1Y2 / cosθR-h (tanθL + tanθR)
Or
Wb = X1X2 / cosθL + Y1Y2 / cosθR-h (tanθL + tanθR) + Wt.

アスペクト比の高い(高く狭い)ラインに対してさえ、その底部でのラインの真の幅W決定する事ができる点でこの方法は長所がある。   This method is advantageous in that the true width W of the line at the bottom can be determined even for a high aspect ratio (high and narrow) line.

これは、非常に困難である原子力顕微鏡検査等の他の方法とは対照的である。   This is in contrast to other methods such as atomic force microscopy which are very difficult.

底部におけるコンタクトホールの真の幅Wの決定に加えて、図8Aまたは8Bで可視である側壁の幅を決定するために、本発明の更なる具体例を用いることができる。例えば、図8Bから、ラインの右の側壁の幅を決定することができる。この状況では、側壁の幅は、側壁の頂部と側壁の底部の間で水平物方向横の距離を意味する。図8Bで測定したように可視の距離Y1Y2を測定することによって、ラインの右の側壁の真の幅WRを計算されることができ、
WR = Y1Y2/cosθR - htanθR
ここで、Y1Y2は、特徴の側壁の底部エッジ及び頂部エッジの間で測定された可視の距離、hは特徴の高さ、θRはFig 8Bの画像の視角である。
In addition to determining the true width W of the contact hole at the bottom, further embodiments of the present invention can be used to determine the width of the sidewall that is visible in FIG. 8A or 8B. For example, from FIG. 8B, the width of the right sidewall of the line can be determined. In this situation, the width of the side wall means the horizontal object side distance between the top of the side wall and the bottom of the side wall. By measuring the visible distance Y1Y2 as measured in FIG. 8B, the true width WR of the right side wall of the line can be calculated,
WR = Y1Y2 / cosθR-htanθR
Where Y1Y2 is the visible distance measured between the bottom and top edges of the feature sidewall, h is the feature height, and θR is the viewing angle of the image in FIG. 8B.

同様に、図8Aで測定したように可視の距離X1X2を測定することによってラインの左の側壁の真の幅WLを計算することができ、
WL = X1X2/cosθL - htanθL
X1X2は、特徴の側壁の底部エッジ及び頂部エッジの間で測定する可視の距離、hは特徴の高さ、θLはFig 8Aの画像の視角である。
Similarly, the true width WL of the left sidewall of the line can be calculated by measuring the visible distance X1X2 as measured in FIG. 8A,
WL = X1X2 / cosθL-htanθL
X1X2 is the visible distance measured between the bottom and top edges of the feature sidewall, h is the feature height, and θL is the viewing angle of the image in FIG. 8A.

図9A及び図9Bは、ウエハの表面上に存在するトレンチの平面図及び傾斜図を示す。図9Bから分かるように、この傾斜図では、トレンチの側壁の真の性格を理解し定義することが可能になる。この傾斜図では、側壁について、図9A(平面図)ではわからない多数の詳細事項につき非常によくわかるようになる。したがって、トレンチの左の側壁の側壁プロファイルは、図9Bから収集することができる。更に、同じエッジ部分を両方の画像で見れば、傾斜図のエッジは、平面図の場合だと2倍の画素と同等の同じだけについて捕らえることが、容易に理解されよう。これにより、エッジ幅の測定の精度が良好になることが明らかである。   9A and 9B show plan and tilt views of the trenches present on the surface of the wafer. As can be seen from FIG. 9B, this tilt view allows the true character of the trench sidewalls to be understood and defined. In this tilt view, the side walls will be very well understood with respect to a number of details not visible in FIG. 9A (plan view). Thus, the sidewall profile of the left sidewall of the trench can be collected from FIG. 9B. Furthermore, if the same edge portion is seen in both images, it will be readily understood that the edges of the tilt view are captured only for the same equivalent of twice as many pixels in the plan view. This clearly improves the accuracy of the edge width measurement.

図10A及び図10Bは、ウエハの表面上に存在するラインの平面図及び傾斜図を示す。   10A and 10B show plan and tilt views of the lines present on the surface of the wafer.

この傾斜図(図10B)からわかるように、この傾斜図では、ラインの側壁の真の性格を理解し定義することが可能になる。傾斜図では、側壁をT-topと定義し、そのプロファイルを決定することができる。頂部(図10A )では、T-topは検知されない。   As can be seen from this slope view (FIG. 10B), this slope view makes it possible to understand and define the true character of the side walls of the line. In the tilt view, the sidewall can be defined as T-top and its profile can be determined. At the top (FIG. 10A), T-top is not detected.

本発明について様々な典型的な具体例に関して説明してきたが、いわゆる当業者には、様々な実施例及び変形例が、クレームで定義されている本発明の範囲及び本質から離れることなく可能であることが理解されるであろう。例えば、図6〜8に関して提示された角度、高さ及び幅寸法は単に例示であり、他の角度、高さ及び幅寸法を用いてもよいことは、明白である。同様に、対物レンズの構成を提供したが、対物レンズの例及び他の構成を用いてもよい。   While the invention has been described in terms of various exemplary embodiments, various embodiments and modifications are possible to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention as defined in the claims. It will be understood. For example, the angle, height and width dimensions presented with respect to FIGS. 6-8 are merely exemplary and it will be apparent that other angles, heights and width dimensions may be used. Similarly, although objective lens configurations have been provided, examples of objective lenses and other configurations may be used.

図1は、本発明の第1の具体例に従った荷電粒子装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a charged particle device according to a first specific example of the present invention. 図2は、本発明の第2の具体例に従った荷電粒子装置の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a charged particle device according to a second specific example of the present invention. 図3は、本発明の第3の具体例に従った荷電粒子装置の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a charged particle device according to a third specific example of the present invention. 図4は、図3の具体例の対物レンズを示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing the objective lens of the specific example of FIG. 図5は、図4の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of FIG. 図6A及び図6Bはピラーを示し、これは平面から伸びて、その高さを決定しようとする図である。6A and 6B show a pillar, which extends from a plane and tries to determine its height. 図7A及び図7Bは、接点孔(コンタクトホール)を示し、これは平面から下方へ伸び、その底部の幅を決定しようとしている。7A and 7B show a contact hole (contact hole) that extends downward from the plane and tries to determine the width of its bottom. 図8A及び図8Bは、ラインを示し、これは平面から上方へ伸び、その底部の幅を決定しようとしている。8A and 8B show a line that extends upward from the plane and is trying to determine the width of its bottom. 図9A及び図9Bは、ウエハの表面上に存在するトレンチの平面図及び傾斜図を示す。9A and 9B show plan and tilt views of the trenches present on the surface of the wafer. 図10A及び図10Bは、ウエハの表面の上で存在するラインの平面図及び傾斜図を示す。10A and 10B show plan and tilt views of lines present on the surface of the wafer.

符号の説明Explanation of symbols

2…電子ソース、5…集光レンズ57…ビームシフトコイル、10…対物レン
ズ、12A,12B…走査コイル、16…検出部16。
2 ... an electron source, 5 ... a condenser lens 57 ... a beam shift coil, 10 ... an objective lens, 12A, 12B ... a scanning coil, 16 ... a detector 16.

Claims (12)

試料を検査するための装置であって、
a)荷電粒子のビームを供給する粒子ソースと、
b)試料上へ荷電粒子のビームを集光する対物レンズと、
c)試料に由来する副産物と後方散乱粒子の少なくとも一方を測定する検出部と、
d)対物レンズの光軸から離れるようにビームを偏向させる少なくとも1つのデフレクタであって、該デフレクタと対物レンズとの協働によってビームが傾けられて所定の入射角で試料に当てられるデフレクタと、
e)ビームの傾斜に対応する位置まで試料を運ぶ試料台と、
f)試料上で荷電粒子のビームを走査して画像をつくる走査装置と
を備える装置。
An apparatus for inspecting a sample,
a) a particle source for supplying a beam of charged particles;
b) an objective lens that focuses the beam of charged particles onto the sample;
c) a detector for measuring at least one of by-products derived from the sample and backscattered particles;
d) at least one deflector for deflecting the beam away from the optical axis of the objective lens, the deflector being tilted by the cooperation of the deflector and the objective lens and being applied to the sample at a predetermined incident angle;
e) a sample stage for carrying the sample to a position corresponding to the tilt of the beam;
and f) a scanning device that scans a beam of charged particles on the sample to create an image.
前記デフレクタが前記対物レンズの場の外で且つその前に配置されている、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the deflector is disposed outside and in front of the objective lens field. 前記デフレクタが前記対物レンズの場の中に配置されている、請求項1に記
載の装置。
The apparatus according to claim 1, wherein the deflector is disposed in a field of the objective lens.
試料の表面の色収差が最小となるように相互に調整された2つのデフレクタを備える、請求項1に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, comprising two deflectors tuned to each other such that the chromatic aberration of the sample surface is minimized. 第1のデフレクタが前記対物レンズの場の外で且つ前に配置され、第2のデフレクタが前記対物レンズの場の中に配置されている、請求項4に記載の装置。   The apparatus of claim 4, wherein a first deflector is disposed outside and in front of the objective lens field, and a second deflector is disposed in the objective lens field. 前記対物レンズが、磁気レンズと静電レンズの組合わせである、請求項1〜5のいずれかに記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the objective lens is a combination of a magnetic lens and an electrostatic lens. 静電気抑制場が、静電レンズと試料の間に供給される、請求項6に記載の装置。   The apparatus of claim 6, wherein an electrostatic suppression field is provided between the electrostatic lens and the sample. 正確な入射角を決定するための参照ターゲットを供給されている、請求項1〜7のいずれかに記載の装置。   8. An apparatus according to any one of the preceding claims, provided with a reference target for determining the correct angle of incidence. 荷電粒子のビームを所定の入射角で試料の表面へ案内する、試料検査のためのコラムであって、
a)荷電粒子のビームを供給する粒子ソースと、
b)試料上へ荷電粒子のビームを集光する対物レンズと、
c)対物レンズの光軸から離れるようにビームを偏向させ、試料の表面の色収差が最小になるように相互に調整されたる少なくとも2つのデフレクタであって、該デフレクタと対物レンズとの協働によってビームが傾けられて所定の入射角で試料に当てられるデフレクタと
を備えるコラム。
A column for sample inspection that guides a beam of charged particles to the surface of the sample at a predetermined angle of incidence,
a) a particle source for supplying a beam of charged particles;
b) an objective lens that focuses the beam of charged particles onto the sample;
c) at least two deflectors that deflect the beam away from the optical axis of the objective lens and are mutually adjusted to minimize chromatic aberration on the surface of the sample, by cooperation of the deflector and objective lens A column comprising a deflector with which the beam is tilted and applied to the sample at a predetermined angle of incidence.
第1のデフレクタが前記対物レンズの場の外で且つその前に配置され、第2のデフレクタが前記対物レンズの場の中に配置されている、請求項9に記載のコラム。   The column according to claim 9, wherein a first deflector is arranged outside and in front of the objective lens field and a second deflector is arranged in the objective lens field. 前記対物レンズが、磁気レンズと静電レンズの組合わせである、請求項9又は10に記載のコラム。   The column according to claim 9 or 10, wherein the objective lens is a combination of a magnetic lens and an electrostatic lens. 静電気抑制場が、静電レンズと試料の間に供給されている、請求項11に記載のコラム。
The column according to claim 11, wherein an electrostatic suppression field is provided between the electrostatic lens and the sample.
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