JP2007273187A - 大型試料の画像生成装置 - Google Patents

Abstract

【目的】本発明は、電子線ビームを大型試料に照射しつつ走査して画像を生成する大型試料の画像生成装置に関し、円筒状あるいは楕円状あるいは矩形状の複数段の差動排気機構を大型平坦試料に近接して配置し、内部を真空に保持すると共にステージに固定した大型平坦試料を平面内で移動させ、大型平坦試料の一部分を真空にして電子線ビームによる画像を生成し検査などを行うことを目的とする。
【構成】大型平坦試料の任意の一部の表面に近接して複数段の円筒状あるいは楕円状あるいは矩形状であって差動排気し、中心部分を真空に保持する差動排気機構と、差動排気機構の中心の真空部分の大型平坦試料の表面に細く絞った電子線ビームを照射しつつ走査して放出された２次電子あるいは反射された反射電子を検出する手段と、検出した２次電子あるいは反射電子をもとに画像を生成する手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子線ビームを大型試料に照射しつつ走査して画像を生成する大型試料の画像生成装置に関するものである。

従来、走査型電子顕微鏡で大口径基板、例えば液晶基板上に形成されたパターンは微細化すると共に深さ方向の凹凸もあり、当該液晶基板を収める真空容器である試料室を大きくすることで対象していた。

しかし、大口径基板を収納する試料室内を真空にするため、例えば図３に示すように、１ｍ×１ｍの基板を収納しようとすると全範囲を電子線ビームで照射してそのときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子を検出して画像を生成しようとすると、２ｍ×２ｍの空間を用意する必要があり、当該空間の内部を真空にするために全体に４０トンもの力がかかり、当該空間を有する試料室が大げさになってしまうという問題があった。

また、大口径の液晶基板では微細化すると共に、深さ方向の凹凸が大きく光学顕微鏡ではその微細なパターンの形状や寸法などを検査し得ないという問題もあった。

本発明は、これらの問題を解決するため、円筒状あるいは楕円状あるいは矩形状の複数段の差動排気機構を大型平坦試料に近接して配置し、内部を真空に保持すると共にステージに固定した大型平坦試料を平面内で移動させ、大型平坦試料の一部分を真空にして電子線ビームによる画像を生成し検査などを行うようにしている。

本発明は、円筒状あるいは楕円状あるいは矩形状の複数段の差動排気機構を大型平坦試料に近接して配置し、内部を真空に保持すると共にステージに固定した大型平坦試料を平面内で移動させることにより、大型平坦試料の一部分を真空にして電子線ビームによる画像を生成し検査などを行うことが可能となる。

本発明は、円筒状あるいは楕円状あるいは矩形状の複数段の差動排気機構を大型平坦試料に近接して配置し、内部を真空に保持すると共にステージに固定した大型平坦試料を平面内で移動させ、大型平坦試料の一部分を真空にして電子線ビームによる画像を生成し検査などを行うことを実現した。

図１は、本発明の１実施例構造図を示す。
図１において、鏡筒１は、走査型電子顕微鏡を構成する光学系などからなる鏡筒であって、電子線ビームを発生する電子銃、発生された電子線ビームを集束する集束レンズ、集束された電子線ビームを大型試料１３の上で細く絞る対物レンズ４、微細かつ高速に電子線ビームを大型試料１３の上に細く絞る（フォーカス調整、フォーカス合わせ）するためのダイナミックコイル、大型試料１３の上で細く絞られた電子線ビームを平面走査（Ｘ方向およびＹ方向に走査）するための２段の偏向系からなるスキャンコイル５、更に、細く絞った電子線ビームで大型試料１３の上を平面走査したときに放出された２次電子、光、反射された反射電子を検出する検出器１２などから構成され、大型試料１３の表面の画像（２次電子画像、反射電子画像）などを生成する公知のものである。

オリフィス（１）２、オリフィス（２）３は、試料室６内の気体が上部に流入するのを阻止する小さな穴である。

対物レンズ４は、電子線ビームを細く絞って大型試料１３の表面を照射させるものである。

スキャンコイル５は、細く絞った電子線ビームで大型試料１３の表面を平面走査するためのものである。

試料室６は、真空に保持する部屋であって、ここでは、大型試料１３の一部を真空に保持するためのものであって、下部に差動排気機構７を配置したものである。

差動排気機構７は、大型試料１３に近接して配置して差動排気し、中心部分を真空に保持するものであって、差動排気穴８、分岐排気官９、ポンプ１０などから構成されるものである。

差動排気穴８は、大型試料１３に近接して配置した複数段の円筒状あるいは楕円状あるいは矩形状の各部分の部屋を差動排気（大気から真空の側に順次真空度を良くするように差動排気）を行わせるための穴である。

分岐排気管９は、１つのポンプ１０の側の排気管を、複数の排気管に分岐するものである。

ポンプ１０は、気体を排気するポンプである。
大型試料（マスク）１３は、大型の試料であって、大型の液晶基板や、マスクなどであって、画像を生成する対象の試料である。

ステージ１４は、大型試料１３を固定し、移動させるためのステージである。ステージ１４には、図示しないが大型試料１３を吸着して固定する機構を設けている。
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構造のもとで真空排気して画像を生成するときの手順を詳細に説明する。

図２において、Ｓ１は、大型試料をセットする。これは、大型試料１３をステージ１４に固定する。

Ｓ２は、吸着機構をＯＮにする。これは、図１の大型試料１３の下側の面に設けた図示外の吸着機構をＯＮにし、当該大型試料１３がステージ１４に密着させ、差動排気機構７で真空排気したときに当該大型試料１３が差動排気機構７の側に吸着されるのを防止する。

Ｓ３は、真空排気する。これは、図１の差動排気機構７をＯＮにし、ポンプ１０で当該差動排気機構７を介して大型試料１３の中心部分の真空側を真空排気する。

Ｓ４は、試料を移動する。これは、吸着機構を動作させて図１の大型試料１３をステージ１４に強く吸着させて固定した状態で、当該ステージ１４を所定の位置（例えばホームポジション）へ移動する。

Ｓ５は、ＳＥＭ画像を表示する。これは、図１で電子線ビームを発生させて細く絞って大型試料１３の真空部分に照射しつつ走査し、そのときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子を検出器１２で検出し、図示外の表示装置の画面上に輝度変調してＳＥＭ画像（２次電子画像、反射電子画像）を表示する。

Ｓ６は、測定／観察する。これは、Ｓ４で表示した大型試料１３の真空部分のＳＥＭ画像中のパターンの寸法を測定したり、欠陥の有無などを観察したりする。

Ｓ７は、終わりか判別する。ＹＥＳの場合には、終了する。ＮＯの場合には、Ｓ４に戻り繰り返す。

以上によって、図１の構造のもとで、大型試料１３をステージ１４に図示外の吸着機構で強く固定した状態で、差動排気機構７で真空排気し、大型試料１３の真空部分に細く絞った電子線ビームを照射しつつ平面走査し、放出された２次電子あるいは反射された反射電子を検出器１２で検出し、図示外の表示装置の画面上にＳＥＭ画像を表示し、当該ＳＥＭ画像上のパターンを測定したり、欠陥を観察したりなどすることが可能となる。この際、大型試料１３の真空となる部分を、図示外の表示装置の画面上に表示されるＳＥＭ画像の大きさとほぼ等しくあるいは若干大きくすることで、当該真空となる部分の大きさを、例えば５ｃｍφ位にし、そのときの真空による大気からの圧力を約２０ｋｇ程度に低減することが可能となる。

本発明は、円筒状あるいは楕円状あるいは矩形状の複数段の差動排気機構を大型平坦試料に近接して配置し、内部を真空に保持すると共にステージに固定した大型平坦試料を平面内で移動させ、大型平坦試料の一部分を真空にして電子線ビームによる画像を生成し検査などを行う大型試料の画像生成装置に関するものである。

本発明の１実施例構造図である。 本発明のＳＥＭ画像生成フローチャートである。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１：鏡筒
２、３：オリフィス
４：対物レンズ
５：スキャンコイル
６：試料室
７：差動排気機構
８：差動排気穴
９：分岐排気管
１０：ポンプ
１２：検出器
１３：大型試料（マスク）
１４：ステージ

Claims (3)

1. 電子線ビームを大型試料に照射しつつ走査して画像を生成する画像生成装置において、
   大型平坦試料の任意の一部の表面に近接して複数段の円筒状あるいは楕円状あるいは矩形状であって差動排気し、中心部分を真空に保持する差動排気機構と、
   前記差動排気機構の中心の真空部分の前記大型平坦試料の表面に細く絞った電子線ビームを照射しつつ走査して放出された２次電子あるいは反射された反射電子を検出する手段と、
   前記検出した２次電子あるいは反射電子をもとに画像を生成する手段と
   を備えたことを特徴とする大型試料の画像生成装置。
2. 前記大型平坦試料をステージに固定し、当該ステージを移動させて当該大型平坦試料を任意の位置に移動させることを特徴とする請求項１記載の大型試料の画像生成装置。
3. 前記差動排気機構の中心部分の真空に保持する領域の大きさが、前記生成した画像の大きさとほぼ等しい、あるいは若干大きいことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の大型試料の画像生成装置。

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