KR100447713B1 - Method and apparatus for showing scanning image of sample - Google Patents

Method and apparatus for showing scanning image of sample Download PDF

Info

Publication number
KR100447713B1
KR100447713B1 KR1019930005917A KR930005917A KR100447713B1 KR 100447713 B1 KR100447713 B1 KR 100447713B1 KR 1019930005917 A KR1019930005917 A KR 1019930005917A KR 930005917 A KR930005917 A KR 930005917A KR 100447713 B1 KR100447713 B1 KR 100447713B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
test part
electron beam
observing
image
Prior art date
Application number
KR1019930005917A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR930022512A (en
Inventor
미즈노후미오
도도코로히데오
Original Assignee
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 filed Critical 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Publication of KR930022512A publication Critical patent/KR930022512A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100447713B1 publication Critical patent/KR100447713B1/en

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

종래 곤란하게 되어 있는 凹凸의 크기가 크고 거칠은 표면구조와 시료내부의 구조, 결함, 이물등의 특정구조를 비파괴로 관찰하는 것이 가능한 주사 시료상 표시 기술을 제공한다. 또, 검사, 계측에 응용하는 것에 의해 고품질, 고신뢰성의 디바이스 부품을 경제적으로 공급할 수 있게 한다. 그를 위해 주사 전자빔이 시료로 작용해서 생기는 1차 정보가 또 시료와 상호 작용한 결과 생기는 2차 전자 등의 2차 정보를 상 신호로해서 이용해서 상을 형성한다.The present invention provides a scanning sample display technology capable of non-destructively observing a large and rough surface structure, which has been conventionally difficult, and a specific structure such as a structure, a defect, and a foreign material in a sample. In addition, application to inspection and measurement makes it possible to economically supply high quality and high reliability device components. For this purpose, the primary information generated by the scanning electron beam acting as a sample is formed by using secondary information such as secondary electrons generated as a result of the interaction with the sample as an image signal.

Description

시료의 주사상을 나타내는 방법 및 그 장치Method and apparatus for showing scanning image of sample

본 발명은 시료의 주사상을 표시하는 방법 및 그의 장치에 관한 것이다. 상기 시료로서는 예를 들면, 반도체 디바이스, 위상쉬프트 마스크와 같은 다층 구조의 마스크를 포함한 포토마스크기판, 액정이나 CCD와 같은 표시디바이스, 배선기판, 광디스크와 같은 기억매체 등의 디바이스나 부품, 금속이나 고분자 등의 재료 세포조직, 그 외의 생체를 들 수 있다.The present invention relates to a method and apparatus for displaying a scanning image of a sample. Examples of the sample include semiconductor devices, photomask substrates including multilayered masks such as phase shift masks, display devices such as liquid crystals and CCDs, wiring substrates, devices such as storage media such as optical disks, metals and polymers. Material cell tissues, such as these, Other living bodies are mentioned.

디바이스 부품 등 가공을 시행하는 것은 가공도중의 물건이나 완성품이라도상관없다. 본 발명은 이들을 대상으로 해서 그 관찰, 검사 계측, 분석 혹은 시료처리시의 모니터 기술 등에 이용하는 유효한 기술에 관한 것이다.The processing of device parts and the like is not a matter of being processed or finished products. TECHNICAL FIELD This invention relates to the effective technique used for the observation, inspection measurement, analysis, the monitoring technique at the time of sample processing, etc. for these.

예를 들면, 시료의 미세구조의 관찰등의 분야에서는 수백 eV에서 수십 keV의 에너지의 전자빔을 이용한 주사형 전자현미경, 혹은 수십 keV에서 수 MeV의 전자빔을 이용한 투과형 전자 현미경 등의 시료상 표시장치가 이용되고 있다.For example, in the field of observation of the microstructure of a sample, a sample display device such as a scanning electron microscope using an electron beam of energy of several hundred eV to several tens of keV or a transmission electron microscope using an electron beam of several tens of keV to several MeV is used. It is used.

또한, 이와 같은 전자현미경 기술을 이용한 종래의 시료상 표시기술에 대해서는 예를 들면, 교리쯔(共立) 출판주식회사의 1985년 5월 25일 초판2쇄 발행의 「주사전자 현미경의 기초와 응용」등의 문헌에 기재되어 있다.In addition, regarding the conventional sample display technology using such an electron microscope technique, for example, "The Basics and Applications of Scanning Electron Microscope" issued by Kyoritsu Publishing Co., Ltd. In the literature.

그러나, 상기와 같은 종래기술에서는 凹凸의 크기, 혹은 凹凸이 심한 시료의 표면구조나 내부구조를 고해상도 또는 비파괴로 관찰하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.However, in the prior art as described above, there is a problem that it is difficult to observe the surface structure or the internal structure of the sample having a large size or a large size at high resolution or nondestructive.

본 발명의 목적은 비파괴로 시료내부의 구조, 결함, 이물등의 특정 구조를 관찰하는 것이 가능할 주사 시료상 표시기술을 제공하는 것에 있다.It is an object of the present invention to provide a display sample on a scanning sample which will be able to observe a specific structure such as structure, defect, foreign matter, etc. inside the sample by nondestructive.

본 발명의 다른 목적은 凹凸의 크기, 혹은 凹凸이 심한 시료의 표면구조나 내부구조를 고해상도로 관찰하는 것이 가능한 주사 시료상 표시기술을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a scanning sample display technology capable of observing the size of the wafer or the surface structure or internal structure of the sample with a high degree of resolution at high resolution.

본 발명의 또 다른 목적은 시료의 표면 및 내부구조의 3차원 정보와 단층정보를 얻는 것이 가능한 주사 시료상 표시기술을 제공하는 것에 있다.It is still another object of the present invention to provide a scanning sample display technology capable of obtaining three-dimensional information and tomographic information of a surface and an internal structure of a sample.

본 발명의 또 다른 목적은 비도전성의 시료를 고해상도로 관찰하는 것이 가능한 주사 시료상 표시기술을 제공하는 것에 있다.It is still another object of the present invention to provide a scanning sample display technology capable of observing non-conductive samples at high resolution.

본 발명의 또 다른 목적은 고에너지의 입자선의 조사에 의한 표면구조나 내부구조의 관찰을 보다 효과적으로 행하는 것이 가능한 시료를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a sample which can more effectively observe the surface structure and the internal structure by irradiation of high-energy particle beams.

본 발명의 상기 및 그 외의 목적과 신규한 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에서 명확하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

본 출원에 있어서 개시된 발명 중 대표적인 것의 개요를 간단히 설정하면 다음과 같다.A brief outline of the representative inventions disclosed in the present application is as follows.

즉, 본 발명에서는 주사 입자선을 시료에 조사하여 상기 주사 입자선이 상기 시료와 작용해서 생기는 후방 산란입자나 X선, 광 등의 1차 정보가 시료와 재차 상호 작용한 결과 생기는 2차전자나 광 등의 2차정보를 주된 상형성의 신호로서 이용하는 것이다.That is, in the present invention, secondary electrons or light generated by irradiating a scanning particle beam to a sample and the first information such as backscattering particles, X-rays, and light generated by the scanning particle beam acting on the sample again interact with the sample. Etc., secondary information is used as a signal of the main image formation.

하나의 실시예에서는 주사 입자선으로서 50KeV 이상의 에너지를 가진 전자빔을 이용하고, 2차정보로서 전자빔의 조사에 의해 발생하는 반사전자와 시료와의 상호작용에 의해 발생한 2차전자 혹은 전자파를 검출해서 주사 시료상을 구성하는 것이다.In one embodiment, an electron beam having an energy of 50KeV or more is used as a scanning particle beam, and secondary electrons or electromagnetic waves generated by the interaction of the sample with the reflected electrons generated by the irradiation of the electron beam as the secondary information and the sample are scanned. It constitutes a sample phase.

또, 다른 실시예에서는 입사에너지 및 입사각의 적어도 한쪽이 다른 둘 이상의 입자선에서 관찰된 복수의 시료상에 의거해서, 단층상 및 입체상의 적어도 한쪽을 형성하는 것이다.In another embodiment, at least one of the incident energy and the incident angle forms at least one of a monolayer and a three-dimensional phase based on a plurality of samples on the other two or more particle beams observed.

관찰의 대상으로 되는 부분, 즉 테스트 파트(test part)가 시료의 내부에 있는 경우, 주사 입자선에는 하기의 요건을 만족하는 에너지가 요구된다. 하나는 그 주사 입자선이 시료를 투과해서 테스트 파트에 도달할 수 있는 것, 그 외에 테스트파트와 상호작용해서 후방산란입자 등의 1차정보를 발생시킨다. 이 1차정보에는 또한 시료와 상호작용을 해서 2차전자 등의 2차정보를 발생시키는데에 충분한 에너지를 가지지 않으면 안된다.When the part to be observed, that is, the test part is inside the sample, the injection particle beam is required to satisfy the following requirements. One is that the scanning particle beam can penetrate the sample to reach the test part, and in addition, it interacts with the test part to generate primary information such as backscattering particles. This primary information must also have sufficient energy to interact with the sample and generate secondary information such as secondary electrons.

주사 입자선, 즉 1차 빔에 요구된 에너지는 그 빔의 통로상에 있는 시료의 부분(테스트 파트의 상방에 있는 부분)의 후방산란 및 전방산란의 정도를 고려해서 결정된다. 각 산란의 정도는 주지의 파라미터(그 부분의 밀도, 두께 등)에 의존한다.The scanning particle beam, i.e. the energy required for the primary beam, is determined in consideration of the degree of backscattering and forward scattering of the portion of the sample (the portion above the test part) on the path of the beam. The degree of scattering depends on known parameters (density, thickness, etc. of that part).

후방산란에서 테스트 파트는 그 주위, 특히 그 위에 있는 빔의 통과부분에 대해서 큰 콘트라스트를 갖는 것이 바람직하다. 양자의 사이에 후방산란의 콘트라스트를 부여하기 위해서는 밀도 및/또는 결정구조를 서로 다르게 한다. 또는 1차 빔이 조사되는 테스트 파트의 면에 특징을 부착한다. 예를 들면 거칠게 하는 것에 의해서도 그 콘트라스트를 양자간에 부여할 수 있다.In backscattering the test part preferably has a large contrast around it, in particular with respect to the passage of the beam above it. In order to give contrast of backscattering between the two, the density and / or the crystal structure are different. Or attach the feature to the face of the test part to which the primary beam is irradiated. For example, the roughness can also be given to both.

상기 테스트 파트의 관찰방법은 이하의 스텝 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 디바이스의 측정 프로세스에 적용할 수 있다.The observation method of the test part can be applied to a measurement process of a semiconductor device including at least one of the following steps.

시료의 식별정보를 판독하여 판독된 식별정보에 의거해서 대응하는 작업지시, 작업조건, 작업데이타를 설정하는 제1의 처리,A first process of reading identification information of a sample and setting corresponding work instructions, work conditions, and work data based on the read identification information;

지정된 작업지시 작업조건, 작업데이타에 의거해서 지정된 시료에 대해서 지정된 장소, 지정된 시간 및 지정된 작업을 자동적으로 수행하는 제2의 처리,A second process that automatically performs the specified place, the specified time and the specified work on the specified sample based on the specified work order work condition, work data,

시료상과 3차원 형상 등 복수의 화상을 동시에 표시하는 제3의 처리,A third process of simultaneously displaying a plurality of images such as a sample image and a three-dimensional shape,

외부장치와의 사이에서 작업지시, 작업조건, 작업데이타, 검출화상데이타,계측데이타 등의 정보를 온라인으로 전송 및 입출력하는 제4의 처리,A fourth process of transmitting and outputting information such as work instruction, work condition, work data, detected image data, measurement data, etc. online with an external device,

입자선과 시료와의 위치 맞춤 및/또는 위치산출을 행하는 제5의 처리,A fifth process of positioning and / or calculating the particle beam with the sample,

시료의 표면 혹은 내부의 적어도 한쪽에 형성된 패턴의 칫수 및/또는 위치 좌표를 측정하는 제6의 처리,A sixth process of measuring the dimensions and / or position coordinates of the pattern formed on at least one of the surface or inside of the sample,

지정된 시료에 대해, 해당시료 내부의 하나 혹은 복수의 패턴을 자동적으로 측정하는 제7의 처리,A seventh process for automatically measuring one or more patterns in the sample, for the designated sample,

지정된 시료에 대해, 해당시료 내부의 하나 혹은 복수의 패턴의 측정치와 미리 설정된 소망의 규격치를 조합(照合)해서 당해 패턴의 양부를 판정하고, 판정결과에 의거해서 미리 결정된 수순에 따라서 당해 시료를 처리하는 제8의 처리,For the designated sample, the quality of the pattern is determined by combining the measured values of one or more patterns in the sample with a predetermined standard value, and the sample is processed according to a predetermined procedure based on the determination result. 8th treatment done,

시료의 표면 및/또는 내부에 존재하는 입자와 도메인등의 시료구조에 관해서 그 종류, 수, 크기 등을 계측하는데 제9의 처리,The ninth treatment is used to measure the type, number, size, etc. of the sample structure such as particles and domains existing on the surface and / or inside of the sample.

지정된 시료에 대해, 당해 시료내의 하나 혹은 복수의 영역을 자동적으로 계측하고, 계측치의 통계처리 결과를 구하여 필요에 따라서 표시, 기억 혹은 출력하는 제10의 처리,A tenth process of automatically measuring one or a plurality of areas in the sample for a designated sample, obtaining a statistical processing result of the measured values, and displaying, storing or outputting the data as necessary;

입자선의 시료에 대한 조사방향 및/혹은 조사각도를 변경하는 제11의 처리,An eleventh treatment for changing the irradiation direction and / or the irradiation angle of the sample of the particle beam,

둘 이상의 지정된 조사각도에서 관찰된 복수의 시료상을 기초로 3차원 정보의 표시, 기억 및 출력의 적어도 하나를 행하는 제12의 처리,A twelfth process of performing at least one of displaying, storing and outputting three-dimensional information based on a plurality of specimen images observed at two or more designated irradiation angles,

입자선의 조사에너지의 변경 및 조사에너지 변경시의 초점 맞춤등의 입자조정 및 조사에너지의 변경시에서의 동일 시야의 확보의 적어도 하나를 행하는 제13의 처리,A thirteenth process of performing at least one of adjusting a particle such as focusing when changing the irradiation energy of the particle beam and changing the irradiation energy, and ensuring the same field of view when changing the irradiation energy,

둘 이상의 지정된 입사에너지 및 입사각도의 적어도 한쪽을 가지는 입자선에서 관찰된 복수의 시료상을 기초로 단층화상 및/또는 입체화상을 구성하여 당해 단층화상 및/또는 입체화상의 표시, 기억 및 출력의 적어도 하나를 행하는 제14의 처리,At least the display, storage and output of the tomographic image and / or the three-dimensional image by constructing a tomographic image and / or a stereoscopic image based on a plurality of sample images observed in a particle beam having at least one of two or more specified incident energies and incident angles. 14th process of doing one,

시료에 대해, 하나 또는 복수의 전압, 전류 및 전기신호의 적어도 하나를 인가하는 제15의 처리,A fifteenth process of applying at least one of one or a plurality of voltages, currents and electrical signals to the sample,

지정한 시료에 대해, 소정의 전압 및/또는 전류 및/또는 전기신호를 인가하는 동작 및 지정 시간에 지정된 영역의 시료상을 얻는 동작 및 먼저 얻은 당해 지정영역의 시료상과 비교하여 변화를 검출하는 동작 및 지정 시간에 시료의 지정된 파라미터의 추이(推移)데이타를 얻는 동작 및 상데이타 및/또는 추이데이타의 표시 및/또는 기억 및/또는 출력을 행하는 동작의 적어도 하나를 행하는 제16의 처리,An operation of applying a predetermined voltage and / or current and / or an electric signal to a designated sample, an operation of obtaining a sample image of a specified region at a designated time, and an operation of detecting a change in comparison with a sample image of the designated region obtained first And a sixteenth process of performing at least one of the operation of obtaining transition data of the designated parameter of the specimen at a designated time and the operation of displaying and / or storing and / or outputting phase data and / or transition data,

시료의 온도를 임의로 설정하는 제17의 처리,17th process of arbitrarily setting the temperature of the sample,

지정된 시료에 대해서, 당해 시료를 소정의 온도로 하는 동작 및 지정 시간에 지정된 영역의 시료상을 얻는 동작 및 먼저 입력된 당해 지정영역의 시료상과 비교해서 변화를 검출하는 동작 및 지정 시간에 시료의 지정된 파라미터의 추이데이타를 얻는 동작 및 상데이타 및/또는 추이데이타의 표시 및/또는 기억 및/또는 출력을 행하는 동작의 적어도 하나를 행하는 제18의 처리,For a designated sample, an operation of bringing the sample to a predetermined temperature, obtaining a sample image of the designated region at a designated time, and comparing the sample image of the designated region previously inputted, and detecting a change, An eighteenth process of performing at least one of an operation for obtaining transition data of a designated parameter and an operation for displaying and / or storing and / or outputting phase data and / or transition data,

지정된 시료에 대해서, 지정된 영역의 시료상을 취해 미리 지시된 기억상과 비교하는 동작 및 시료상과 기억상의 차이를 추출하는 동작 및 차이부분의 시료내 위치 좌표를 검출하는 동작 및 차이부분의 상, 위치 좌표 데이타 등의 표시 및/또는 기억 및/또는 출력을 행하는 동작의 적어도 하나를 행하는 제19의 처리,For a designated sample, an operation of taking a sample image of a specified region and comparing it with a previously indicated memory image, extracting a difference between the sample image and the memory, and detecting a position coordinate in the sample of the difference portion, A nineteenth process of performing at least one of an operation of displaying and / or storing and / or outputting position coordinate data or the like,

지정된 시료에 대해서, 당해 시료내의 지정된 하나 또는 복수의 부분의 에칭 및/또는 막 퇴적을 행하는 제20의 처리,A twentieth process for etching and / or depositing a designated one or a plurality of portions in the sample, for a designated sample,

지정된 시료에 대해서, 당해 시료내의 지정된 하나 또는 복수의 부분의 성분 분석을 행하는 제21의 처리,A twenty-first process of performing component analysis of a specified one or a plurality of portions in the sample,

입자선의 조사에 의한 관찰후의 시료를 어닐(anneal)처리하는 제22의 처리Twenty-second treatment of annealing the sample after observation by irradiation of particle beam

지금까지 설명한 본 발명은 본 발명자에 의해 새롭게 완성되었다.The present invention described so far has been newly completed by the present inventors.

입자선으로서 50KeV 이상의 고에너지 주사 전자빔을 이용한 반도체 디바이스 등의 시료 관찰에서 다음과 같은 현상이 있는 것을 발견했다.In observation of a sample of a semiconductor device using a high energy scanning electron beam of 50KeV or more as the particle beam, the following phenomenon was found.

(1) 비파괴로 시료의 내부 구조를 관찰할 수 있다.(1) The internal structure of the sample can be observed by nondestructive.

예를 들면, 시료의 내부 구조의 관찰에는 일반적으로 투과형 전자 현미경이 이용된다. 투과형 전자 현미경 관찰에서는 시료를 박막화하지 않으면 안되어 시료의 파괴 관찰로 된다.For example, a transmission electron microscope is generally used for observing the internal structure of a sample. In transmission electron microscopy, the sample must be thinned and the destruction of the sample is observed.

(2) 비도전성 시료를 그대로 고해상도로 관찰할 수 있다.(2) A nonconductive sample can be observed in high resolution as it is.

예를 들면, 고해상에서의 시료형상의 관찰에는 주사형 전자 현미경을 쓰고 있다. 주사형 전자 현미경에 의한 비도전성 시료의 관찰에서는 차지엎에 의한 상질열화를 방지하기 위해서 금이나 카본등을 시료 표면에 증착해서 축적전하를 표면 리이크(leak)시키도록 하나 1KeV 정도의 저에너지 전자빔을 이용해서 2차전자 방출량을 많게 해서 차지엎량을 저감시키는 방법이 채택된다.For example, a scanning electron microscope is used for observation of the sample shape at high resolution. In the observation of a non-conductive sample by a scanning electron microscope, in order to prevent phase degradation due to overheating, gold or carbon is deposited on the surface of the sample to leak the accumulated charge, but a low energy electron beam of about 1 KeV is applied. A method of increasing the secondary electron emission amount to reduce the charge amount is adopted.

도전막 증착은 시료 본래의 물성을 손상하는 파괴 관찰이 되고, 저에너지 전자빔 관찰에서는 저해상도로 된다.Deposition of the conductive film is observed to destroy the inherent physical properties of the sample, and becomes low resolution in the observation of low energy electron beam.

이들의 현상을 해석한 결과, 내부 구조를 관찰할 수 있는 이유는 다음과 같은 메카니즘에 의한 것임이 판명되었다. 이하 제1도를 이용해서 설명한다.As a result of analyzing these phenomena, it was found that the reason for observing the internal structure was due to the following mechanism. A description with reference to FIG. 1 is as follows.

일반적으로 주사형 전자 현미경은 수백 eV에서 30KeV 정도의 에너지 범위의 주사전자빔(1a)을 시료(2)에 조사하고, 전자빔(1a)과 시료(2)와의 상호작용 결과 생기는 1차정보(반사전자 3a, X선, 광 등으로 된 전자파 4a등) 중 주로 2차전자(5a)를 상신호로해서 이용하여 시료상을 표시한다. 물론, X선이나 광, 흡수전자, 투과전자 등을 상신호로서 이용해도 좋다.In general, a scanning electron microscope irradiates a sample 2 with a scanning electron beam 1a in an energy range of several hundred eV to 30 KeV and reflects primary information (reflected electrons) resulting from the interaction between the electron beam 1a and the sample 2. A sample image is displayed using mainly secondary electrons 5a as phase signals among 3a, electromagnetic waves 4a made of X-rays, light, etc.). Of course, X-rays, light, absorbed electrons, transmitted electrons, or the like may be used as the phase signal.

한편, 본 발명의 고에너지 주사전자빔(1b)에서는 에너지가 높기 때문에 전자빔이 시료(2)의 속깊이까지 칩입함과 동시에 내부구조(6)에서 산란된 산란전자(3b)가 시료(2)에서 탈출한다. 이 산란전자(3b)도 시료(2)에서 빠져나올때에 시료(2)와 작용에 맞추어서 전자파(4b)와 2차전자(5b) 등의 2차정보를 발생한다.On the other hand, in the high-energy scanning electron beam 1b of the present invention, since the energy is high, the electron beam penetrates to the depth of the sample 2 and the scattering electrons 3b scattered from the internal structure 6 are collected from the sample 2. To escape. The scattered electrons 3b also generate secondary information such as the electromagnetic wave 4b and the secondary electrons 5b in accordance with the action of the sample 2 when exiting the sample 2.

상신호로서의 2차 전자를 보면, 1차 정보로서의 2차전자(5a)에 비해서 2차정보로서의 2차전자(5b) 쪽이 많다. 따라서, 2차 전자신호의 시료상에서는 2차전자(5b)에 반영된 산란전자(3b)의 량, 즉 내부구조(6)를 관찰할 수 있게 된다.Looking at the secondary electrons as the phase signal, there are more secondary electrons 5b as secondary information than secondary electrons 5a as primary information. Therefore, on the sample of the secondary electron signal, the amount of scattered electrons 3b reflected on the secondary electrons 5b, that is, the internal structure 6 can be observed.

제2도에 주사전자빔 에너지와 2차 전자방출 량과의 관계를 모델적으로 나타낸다.2 shows a model relationship between the scanning electron beam energy and the secondary electron emission amount.

일반적으로, 1차 정보의 2차전자(5a)는 수백 eV 전후의 에너지로 방출량의 피크를 가지고, 그 이상의 에너지에서는 에너지의 증대와 함께 방출량이 적게 되어 간다.In general, the secondary electrons 5a of the primary information have peaks in the amount of emission with energy around several hundred eV, and at higher energy, the amount of emission decreases with increasing energy.

한편, 2차 정보의 2차전자(5b)는 빔 에너지가 임계치(Eb)를 넘기까지는 방출되지 않는다. 에너지가 임계치(Eb)를 넘는 곳에서 2차전자(5b)의 방출이 시작되고 에너지의 증대와 함께 계속해서 방출량도 증가해간다.On the other hand, the secondary electrons 5b of the secondary information are not emitted until the beam energy exceeds the threshold value Eb. Where the energy exceeds the threshold value E b , the emission of the secondary electrons 5b starts, and the amount of emission continues to increase with the increase of energy.

이것은 전자빔(1b)의 에너지가 낮은 경우, 테스트 파트(6)로 후방 산란된 전자(3b)가 시료표면까지 도달하는데 충분한 에너지를 부여하지 않아서 산란전자(3b)에 의해 생성된 2차전자도 깊숙히에서는 시료표면을 탈출할 수 없기 때문이다. 즉, 치료표면에서 테스트 파트(6)까지의 깊이를 d로 하면 에너지(Eb)의 전자빔(1b)의 유효범위는 거의 2d에 상당한다고 생각된다. 또한, 2차전자의 탈출깊이는 100Å 정도이고, 10eV 정도의 에너지의 2차 전자가 가장 많다. 한편, 산란전자의 양은 산란방향에 대해서 여현(余弦)법칙이라고 랄 수 있는 방향 의존성을 가진다. 즉, 제3도의 전자빔(1b)이 시료(2)에 수직으로 입사하는 경우를 예로 채택하면, 산란전자량은 산란각(θ)이 0 °의 방향으로 최대로 되고, θ가 크게 됨에 따라서 감소해가서, θ가 90°에서는 0으로 된다. 양적으로는 θ가 0 °에서 60 °까지의 산란전자로 전 산란전자량의 90% 가까이를 점유하는 것으로 되고, 상신호로서는 이 범위의 산란전자를 고려하면 좋다.This is because when the energy of the electron beam 1b is low, the electrons 3b scattered back to the test part 6 do not give enough energy to reach the sample surface, so that the secondary electrons generated by the scattering electrons 3b are also deep. This is because the sample surface cannot escape from the sample surface. In other words, if the depth from the treatment surface to the test part 6 is d, the effective range of the electron beam 1b of energy E b is considered to be approximately 2d. In addition, the escape depth of the secondary electrons is about 100 GPa, and the secondary electrons with energy of about 10 eV are the most. On the other hand, the amount of scattered electrons has a direction dependence that can be said to be the cosine law with respect to the scattering direction. That is, if the case where the electron beam 1b of FIG. 3 is incident perpendicularly to the sample 2 is taken as an example, the amount of scattered electrons decreases as the scattering angle θ becomes maximum in the direction of 0 ° and the θ becomes large. As a result, θ becomes 0 at 90 °. Quantitatively, θ occupies nearly 90% of the total scattered electron amount with scattered electrons from 0 ° to 60 °, and scattered electrons in this range may be considered as phase signals.

이들의 것예서, 반도체 디바이스 관찰에서의 주사전자빔의 에너지를 보자.In these examples, let's look at the energy of the scanning electron beam in semiconductor device observation.

반도체 디바이스는 일반적으로 트랜지스터나 용량 등의 소자부분과, 그 위에 형성된 배선층으로 된다. 이들 디바이스 구조 부분의 깊이는 배선층의 수 등에 의존하나, 평균적으로는 5㎛ 정도이다.A semiconductor device generally consists of device portions such as transistors and capacitors, and wiring layers formed thereon. The depth of these device structure portions depends on the number of wiring layers and the like, but on average is about 5 mu m.

한편, 상 신호원으로서 기여시키는 산란전자를 상술한 검토에서 산란각이 0 °에서 60 °까지의 범위로 하면, 산란전자가 시료표면에서 탈출하기 위한 주사전자빔의 유효범위는 제4도에서 15㎛ 이상 필요인 것을 알 수 있다.On the other hand, if the scattering electrons contributing as the phase signal source are within the range of 0 ° to 60 ° in the above-mentioned examination, the effective range of the scanning electron beam for escaping the scattering electrons from the sample surface is 15 µm in FIG. It turns out that it is necessary.

유효범위 15㎛ 를 주사전자빔의 에너지로 환산하기 위해서 칼쯔(katz)와 펜폴드(penfold)의 다음 식(Revs. Modern. Phys., Vol24:28('52))을 이용한다.In order to convert the effective range of 15 μm into the energy of the scanning electron beam, the following equations of Katz and penfold (Revs. Modern. Phys., Vol 24:28 ('52)) are used.

여기에서 R(mg/cm2)은 유효범위, E(KeV)는 전자빔의 에너지이다. 또한, 이 유효범위에는 시료의 밀도(단위 : mg/cm3)가 가미되어 있다.Where R (mg / cm 2 ) is the effective range and E (KeV) is the energy of the electron beam. In this effective range, the density (unit: mg / cm 3 ) of the sample is added.

유효범위(R)와 에너지(E)의 관계를 제5도에 나타낸다. R은 거의 E2에 비례한다.The relationship between the effective range R and the energy E is shown in FIG. R is almost proportional to E 2 .

이것에 대표적인 반도체 재료로서의 Si의 밀도 2.34g/cm3, 배선재료로서의 A1의 밀도 2.69g/cm3를 이용해서 환산해보면, 전자빔의 에너지가 50KeV인 때에 Si중의 유효범위가 약 17㎛, A1중의 유효범위가 약 15㎛로 된다.Haebomyeon converted using a typical density of Si as a semiconductor material 2.34g / cm 3, A1 density 2.69g / cm 3 as a wiring material in which, when the energy of the electron beam is in the range of about 50KeV the effective 17㎛, A1 of the Si The effective range is about 15 mu m.

이것에서 반도체 디바이스의 관찰에서는 50KeV 이상의 전자빔 에너지가 필요한 것을 알 수 있다. 또, 50KeV라는 수치는 실제의 관찰경험과도 잘 일치하고 있다.From this, observation of a semiconductor device shows that electron beam energy of 50 KeV or more is required. In addition, the value of 50 KeV agrees well with the actual observational experience.

또, 비도전성 시료를 그대로 관찰할 수 있는 이유는 전자빔의 대부분이 시료깊이로 칩입, 관통하여 시료표면 근방에서의 차지엎량이 대단히 적게 되기 때문이다.In addition, the reason why the non-conductive sample can be observed as it is is because most of the electron beam penetrates and penetrates into the sample depth, and the amount of charge in the vicinity of the sample surface is extremely small.

또한, 관찰된 시료상의 콘트라스트는 상술과 같은 시료의 내부 구조에 기인할 뿐만 아니라 시료의 표면 구조나 부분적인 재질의 다름 등에도 의존한 복합적인 것으로 된다.In addition, the observed contrast on the sample is complex not only due to the internal structure of the sample as described above, but also depending on the surface structure of the sample and the difference in partial materials.

예를 들면, 제6도에 예를 나타낸 바와 같은 표면의 凹凸이 있는 경우, 주사전자빔(1b)이 시료의 평탄부분을 조사할 때, 단차부를 조사할때, 또는 가깝게 단차가 있는 부분등을 조사하는 때에서는 시료표면에서 반사된 반사전자(3a)의 전 반사전자량 및 방향의존성이 바뀐다. 즉, 시료중에 침입하여 산란전자(3b)로 될 수 있는 전자의 수도, 발생하여 상신호로 될 수 있는 2차전자의 량이나 1차정보의 2차전자(5a), 2차정보의 2차전자(5b)의 구성비도 다르게 되어 왔다.For example, in the case where there is a surface roughness as shown in FIG. 6, when the scanning electron beam 1b irradiates the flat portion of the sample, when the stepped portion is irradiated, or the portion where the step is close is irradiated. In this case, the total amount of reflected electrons and direction dependence of the reflected electrons 3a reflected from the sample surface change. That is, the number of electrons that can invade into the sample and become the scattering electrons 3b, the amount of secondary electrons that can be generated and become a phase signal, secondary electrons 5a of primary information, and secondary of secondary information. The composition ratio of the former 5b has also changed.

또, 제7도에 예를 나타난 바와 같은, 시료재질이 2a, 2b와 다른 경우나 시료표면에 이종물질(2c)이 부착하고 있는 경우 등에도 마찬가지로 시료중에 침입해서 산란전자로 되는 전자의 수, 나아가서는 검출되는 전 2차전자량과 2차전자(5a, 5b)의 내역이 바뀐다. 이들이 시료상의 콘트라스트의 한 원인으로 된다.Also, as shown in FIG. 7, the number of electrons that enter the scattering electrons in the sample in the case where the sample material is different from 2a and 2b or when the heterogeneous material 2c adheres to the sample surface, etc., Further, the details of the total amount of secondary electrons detected and the secondary electrons 5a and 5b are changed. These cause one of the contrasts on the sample.

또한, 제8도에 예를 나타난 바와 같이, 전자빔(1b)을 차폐하도록 한 구조(2d, 2e)가 있는 경우에도 전자빔(1b)이 관통할 수 있는 두께, 깊이의 차폐구조에 대해서는 이들을 투과해서 그림자(影)로 되는 부분(D, E)에 콘트라스트가 생겨서, 시료상으로서 관찰하는 것이 가능하게 된다. 이것은 바꾸어 말하면, 시료표면에 매우 큰 凹凸, 거칠은 凹凸이 있는 경우에도 凹부의 내부, 저부, 凸부의 측면·영(影)으로 되는 표면을 관찰할 수 있는 것을 나타내고 있다.In addition, as shown in FIG. 8, even in the case where the structures 2d and 2e are designed to shield the electron beam 1b, the shielding structure having a thickness and depth through which the electron beam 1b can penetrate, Contrast arises in the parts D and E which become shadows, and it becomes possible to observe as a sample image. In other words, this indicates that the surface of the inside of the ridge, the bottom, and the side surface of the ridge can be observed even when there are very large ridges and rough edges on the sample surface.

상기의 목적 및 효과는 이하의 기재된 실시예와 첨부의 도면에 의해 명확하게 된다.The above objects and effects will become apparent from the following described embodiments and the accompanying drawings.

이하 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

최초로, 입자선으로서 고에너지 전자빔을 이용한 예, 즉 주사 전자현미경에 본 발명을 적용한 예를 제9도에 의거해서 설명한다.First, an example in which a high energy electron beam is used as the particle beam, that is, an example in which the present invention is applied to a scanning electron microscope will be described with reference to FIG.

우선, 시료(2)가 로더/언로더기구를 통해서, 로더/언로더 실(20)에서 시료실(22)내의 시료스테이지(21)상으로 이동하여 장전된다. 로더/언로더실(20)은 진공밸브(23)에 의해서 시료실(22)과 격리되어 있고 시료실(22)의 진공을 파괴하지 않고 시료(2)가 시료스테이지(21)에 장전할 수 있는 로드록 기구로 되어 있다. 이어서, 전자총(15)에서 방출된 전자빔(1b)은 가속관(1b)에 의해 수십KeV 이상의 에너지로 가속된 후, 수속렌즈(17) 및 대물렌즈(18)에 의해 세밀히 모아져서 시료(2)를 조사함과 동시에, 편향기(19)에 의한 XY편향을 받아서 시료(2)상을 주사한다.First, the sample 2 is moved and loaded onto the sample stage 21 in the sample chamber 22 from the loader / unloader chamber 20 via the loader / unloader mechanism. The loader / unloader chamber 20 is isolated from the sample chamber 22 by the vacuum valve 23 and the sample 2 can be loaded on the sample stage 21 without breaking the vacuum of the sample chamber 22. It has a load lock mechanism. Subsequently, the electron beam 1b emitted from the electron gun 15 is accelerated by energy of several tens of KeV or more by the acceleration tube 1b, and then collected in detail by the converging lens 17 and the objective lens 18 so that the sample 2 The sample 2 is scanned while receiving XY deflection by the deflector 19.

시료를 이동시키는 기구 및 시료스테이지(21)는 (주)히다찌 제작소가 제조 및 판매하는 외관검사장치(상품명 : S-700)의 것과 동일의 구성이다. 전자총(15)와 가속관(16) 및 수속렌즈(17)는 마찬가지로 (주) 히다찌 제작소가 제조 및 판매하는 투과형 전자 현미경(상품명 H-800)의 것과 동일의 구성이다.The mechanism for moving the sample and the sample stage 21 have the same configuration as that of the appearance inspection apparatus (trade name: S-700) manufactured and sold by Hitachi Corporation. The electron gun 15, the accelerator tube 16, and the converging lens 17 are similarly the same as those of the transmission electron microscope (brand name H-800) manufactured and sold by Hitachi Corporation.

주사전자빔(1b)으로 조사된 시료부분에서는 2차전자(5b)나 X선, 광 등의 전자파(4b)가 방출된다.In the portion of the sample irradiated with the scanning electron beam 1b, electromagnetic waves 4b such as secondary electrons 5b, X-rays, and light are emitted.

2차전자(5b)는 대물렌즈(18)의 자장으로 둘러 감겨지면서 대물렌즈(18)의 축방향에 상방으로 인출되어, 신틸레이터(Scintillatior)/광전자 중배관등으로 이루어지는 2차 전자검출기(24)에 의해 검지되어 전기신호로 변환된다.The secondary electrons 5b are wound upward by the magnetic field of the objective lens 18 and are drawn upward in the axial direction of the objective lens 18, and the secondary electron detector 24 made of a scintillator / photoelectron heavy pipe or the like. Is detected and converted into an electrical signal.

이 전기신호는 신호증폭처리장치(25)에 의해 증폭된 후, 디스플레이(26)를 휘도변조해서 시료상이 디스플레이(26)에 표시된다.This electrical signal is amplified by the signal amplification processing unit 25, and then the display 26 is displayed on the display 26 by modulating the display 26 with luminance.

시료(2)에서 방출된 X선이나 광 등의 전자파(4b)등도 마찬가지로 검출기(27)에 의해 검지되어 분석 혹은 상 표시에 이용되게 된다.Similarly, the electromagnetic wave 4b such as X-rays or light emitted from the sample 2 is detected by the detector 27 and used for analysis or image display.

시료스테이지(21)는 관찰장소 및 관찰방향을 임의로 선택할 수 있도록 X, Y 이동기구(21a)와 회전·경사기구(21b)로 구성되어 있다.The sample stage 21 is composed of an X, Y moving mechanism 21a and a rotation / inclination mechanism 21b so as to arbitrarily select an observation place and an observation direction.

반도체 웨이퍼를 시료(2)로 해서 롯트(lot) 단위로 처리하는 경우에 대해서, 주사·처리의 플로우 예를 제10도에 나타낸다.An example of the flow of scanning and processing is shown in FIG. 10 for the case where the semiconductor wafer is treated as a sample 2 in the unit of a lot.

시료(2)로서의 웨이퍼는 롯트 단위로 웨이퍼 캐리어에 보관되어 있다. 이 웨이퍼 캐리어를 로더/언로더실(20)에 셋트하면, 광학식 혹은 자기식 판독장치에 의해 웨이퍼 캐리어에 기록된 롯트번호가 판독되어 장치에 기동이 걸린다. 이어서, 이 롯트번호에 대응한 작업지시, 작업조건, 작업데이타가 판독된다. 이 작업지시, 작업조건, 작업데이타에 의거해서 이하의 처리가 자동적으로 행해지게 된다.The wafer as the sample 2 is stored in a wafer carrier in a lot unit. When the wafer carrier is set in the loader / unloader chamber 20, the lot number recorded on the wafer carrier is read by an optical or magnetic reading device, and the device is started. Subsequently, the work instruction, work condition and work data corresponding to this lot number are read. Based on this work instruction, work conditions, and work data, the following processing is automatically performed.

또한, 작업지시이라는 것은 어느 웨이퍼의 어느 장소에서 어느 만큼의 작업을 하는가 등의 작업내용을 규정하는 것이다. 작업조건이라는 것은 작업을 실시할 때의 전자빔 조사, 상형성처리, 계측처리 등에 관계되는 것으로 작업수행에 필요한 장치 파라미터를 규정한다. 또, 작업데이타라는 것은 작업수행에 필요한 장치 파라미터 이외의 데이타, 예를 들면 외부의 테스터나 결함 검사장치에서 전송되어온 결함의 위치좌표 데이타 등이 해당한다.In addition, the work instruction defines the work content such as how much work is done in which place on which wafer. The working conditions are related to the electron beam irradiation, image forming process, measurement process, etc. at the time of performing the work, and define the device parameters required for the work performance. The work data corresponds to data other than the device parameters necessary for the work, for example, position coordinate data of a defect transmitted from an external tester or a defect inspection apparatus.

처리로서는 우선 지정된 1매의 웨이퍼가 시료스테이지(21)에 장전된다. 이어서, 전자선 노광장치에서의 얼라이먼트 방법에 준해서 웨이퍼 맞춤작업이 행해진다. 웨이퍼 위치의 조합(粗合)은 시료스테이지(21)에 장전하기 전에 행해져도 좋다. 예를 들면, 웨이퍼의 외형을 광학적으로 검출해서 웨이퍼 중심을 구하는 방법이다. 웨이퍼의 정밀 위치맞춤은 웨이퍼상에 형성된 얼라이먼트마크의 위를 전자빔(1b)으로 주사하여, 얻어지는 반사전자의 신호파형에서 얼라이먼트마크 위치를 구하는 방법이나, 얼라이먼트마크의 주사상을 미리 기억되어 있는 기준상과 일치시키는 것에 의해 얼라이먼트마크 위치를 구하는 방법등이 있다.As a process, one wafer designated first is loaded into the sample stage 21. Subsequently, wafer alignment is performed in accordance with the alignment method in the electron beam exposure apparatus. The combination of wafer positions may be performed before loading to the sample stage 21. For example, it is a method of optically detecting the outer shape of a wafer to obtain the center of the wafer. Precise positioning of the wafer is performed by scanning the alignment mark formed on the wafer with the electron beam 1b to obtain the alignment mark position from the signal waveform of the reflected electrons, or the reference image in which the alignment mark scan image is stored in advance. And the like to find the alignment mark position.

맞춤작업 종료 후, 본 작업으로서의 관찰, 검사, 계측 혹은 분석등의 작업이 행하여진다. 이들의 작업은 단독으로 행하여져도 좋지만, 예를 들면 관찰-분석이라고 하는 바와 같이 복수의 작업을 조합시켜 행하여도 좋다. 작업결과로서의 시료의 상데이타, 검사데이타, 계측데이타, 분석데이타 등은 소정의 데이타 처리후, 소정의 수순에 따라서 보관, 표시 혹은 외부 호스트 컴퓨터나 분석장치, 웨이퍼 처리장치 등에 전송하기 위해서 이용된다.After completion of the custom work, the work such as observation, inspection, measurement or analysis is performed as the present work. These operations may be performed alone, but may be performed by combining a plurality of operations, for example, observation-analysis. The image data, the inspection data, the measurement data, the analysis data, etc. of the sample as the work result are used for storage, display or transfer to an external host computer, an analysis device, a wafer processing device, etc. in accordance with a predetermined procedure after predetermined data processing.

작업의 실시방법으로서, 웨이퍼 내의 임의의 복수개소작업, 웨이퍼내 동일 개소의 임의 시간에서의 반복작업 등이 가능하다.As a method of carrying out the work, any plurality of work in the wafer, repetitive work at any time in the same place in the wafer, and the like are possible.

또, 웨이퍼마다 혹은 웨이퍼 내의 작업개소마다 작업내용을 바꾸는 것도 가능하다. 이들의 작업내용은 본 장치의 제어 컴퓨터 경유로 입력하여도 좋고, 상위의 호스트 컴퓨터에서 온라인 입력하는 것도 가능하다.It is also possible to change the work contents for each wafer or for each work place in the wafer. These work contents may be input via the control computer of the apparatus, or may be input online from a higher host computer.

상기와 같은 작업이 지정된 웨이퍼 전체에 대해서 행하여진다.The above operation is performed for the entire designated wafer.

이하, 본 작업의 구체예를 기술한다.Hereinafter, the specific example of this operation is described.

검사작업의 하나로서 길이측정(測長)작업을 들 수 있다. 제11도에 그 설명예를 나타낸다.One of the inspection works is the measurement of length. 11 shows an example of the explanation.

시료(2)의 표면상에 형성된 패턴(7a) 및 내부에 형성된 패턴(7b)을 전자빔(1b)으로 주사하여, 얻어진 2차 전자신호파형에서, 패턴치수(W,W1)나 패턴간거리(D), 패턴위치좌표(P,P1) 등을 구한다. 길이측정의 구체적인 방법은 일반적으로 길이측정(SEM) 등에 이용되는 방법에 준한다. 전자빔(1b)은 50KeV 이상의 에너지를 가지고, 따라서, 일반적으로는 제2도의 관계에서 알 수 있는 바와 같이 제1의 패턴(7b)에 대응하는 신호가 제2의 패턴(7a)에 대응하는 신호보다 크다.In the secondary electron signal waveform obtained by scanning the pattern 7a formed on the surface of the sample 2 and the pattern 7b formed therein with the electron beam 1b, the pattern dimensions W and W 1 and the distance between patterns ( D), pattern position coordinates (P, P 1 ) and so on. The specific method of length measurement generally follows the method used for length measurement (SEM). The electron beam 1b has an energy of at least 50 KeV, and therefore, as can be seen from the relationship of FIG. 2, the signal corresponding to the first pattern 7b is generally higher than the signal corresponding to the second pattern 7a. Big.

또한, 이 경우 제12도에 나타난 바와 같이 측정할 패턴(7b)의 가까이에 전자 빔의 주사선(1S)에 패턴(7a)이 걸리는 A와 같은 상태로 패턴(7a)이 배치되어 있으면 길이측정이 잘못될 우려가 있다. 길이측정 개소에서는 주사선(2S)으로서 나타난 바와 같이 패턴(7a, 7b)을 주사선의 폭 이상으로 격리해서 배치하는 것이 바람직하다.In this case, as shown in FIG. 12, if the pattern 7a is arranged in a state similar to A in which the pattern 7a is applied to the scanning line 1S of the electron beam near the pattern 7b to be measured, the length measurement is performed. There is a risk of going wrong. It is preferable to arrange | position the patterns 7a and 7b in isolation | separation more than the width | variety of a scanning line, as shown as scanning line 2S in a length measurement location.

또 제13도 및 제14도에 예시한 바와 같이 관찰각도 또는 관찰방향이 다른 2개 이상의 동일 시야상에서 3차원 형상을 구해서 이것을 토대로 3차원 형상을 표시, 3차원적인 칫수를 길이측정하는 것도 가능하다. 예를 들면, 전자빔(1b)과 시료(2)와의 이루는 조사각도가 0 °(맨 위에서 관찰)와 α(경사 상방에서의 관찰)와, 다른 2개의 동일 시야상을 얻어 2개의 상사이에서의 길이를 측정해야하는 2점간의 거리차에서 3차원 형상을 산출한다. 즉, 조사각도 0 °의 시료상에서는 수평방향의 2점간 거리가 실(實)칫수로 보이는데 대해서, 종방향의 거리는 0으로 보인다.In addition, as illustrated in FIGS. 13 and 14, it is also possible to obtain a three-dimensional shape on two or more identical visual fields having different viewing angles or viewing directions, and display the three-dimensional shape based on this, and to measure the length of the three-dimensional dimension. . For example, the irradiation angle between the electron beam 1b and the sample 2 is obtained by obtaining two different field of view images with 0 ° (observed from the top) and α (observed from the top of the slope) and two different visual fields. The three-dimensional shape is calculated from the distance difference between two points to be measured. That is, on the sample with an irradiation angle of 0 °, the distance between two points in the horizontal direction is seen as a real dimension, while the distance in the longitudinal direction is shown as 0.

한편, 조사각도(α)의 시료상에는 수평방향이 x cos α, 종방향이 x sin α만큼 실치수 보다도 축소되어서 보이는 것을 이용하는 것이다.On the other hand, on the sample of the irradiation angle (alpha), the horizontal direction is x cos alpha, and the longitudinal direction is reduced by more than the actual size by x sin alpha.

또한, 조사각도의 변경은 편향기를 이용해서 전자빔(1b)의 시료(2)에 대한 입사각도를 바꾸든가 또는 시료스테이지(21)의 경사각도를 변화시키는데 의해서 실현해도 좋다. 또, 조사방향, 각도의 변경은 2스텝으로 한정하지 않는다. 형상을 관찰, 길이측정하고 싶은 방향으로 경사진 수 많은 시료상을 얻는 것에 의해, 산출하는 입체형상의 충실도와 정밀도가 향상한다. 전자빔의 주사의 폭을 좁게 하는 것에 의해 실질적 단면도를 정밀도 높이 형성할 수 있다.The irradiation angle may be changed by changing the incidence angle of the electron beam 1b with respect to the sample 2 or changing the inclination angle of the sample stage 21 using a deflector. The irradiation direction and the angle are not limited to two steps. Fidelity and precision of the three-dimensional shape to be calculated are improved by obtaining a large number of sample images inclined in the direction where the shape is to be observed and measured in length. By narrowing the scanning width of the electron beam, a substantial cross section can be formed with high accuracy.

표시에 대해서는 시료상과 입체형상 상(像)의 조합 등, 복수의 화상을 동시에 표시하는 것도 가능하다. 동시 표시는 동일 디스플레이상에 표시하는 방식이어도 다른 디스플레이에 표시하는 방식이어도 좋다.About the display, it is also possible to simultaneously display a plurality of images such as a combination of a sample image and a three-dimensional image. Simultaneous display may be a method of displaying on the same display or a method of displaying on another display.

또한, 본 기능의 구체적인 용도로서는 패턴 칫수 측정기나 패턴위치 좌표 측정기, 패턴간 포개져 맞춘 정밀도 측정기, 패턴 묘화왜곡 또는 전사 왜곡 측정기 등을 들 수 있다.Specific examples of the use of the function include a pattern size measuring instrument, a pattern position coordinate measuring instrument, a precision measuring instrument overlapping between patterns, a pattern drawing distortion or a transfer distortion measuring instrument, and the like.

특히, 패턴간 포개져 맞춘 정밀도는 시료내에 위치하는 패턴을 측정 불가능하였으므로, 종래의 전자빔 응용장치에서는 측정할 수 없었다. 이 실시예에서는 그것을 가능하게 한다.In particular, the accuracy of overlapping patterns between patterns cannot be measured in a conventional electron beam application apparatus because the pattern located in the sample cannot be measured. This embodiment makes it possible.

2번째의 예로서 입자나 도메인, 기포, 이물 등의 계측을 들 수 있다.As a 2nd example, measurement of particle | grains, a domain, a bubble, a foreign material, etc. is mentioned.

제15A도에 입자계측의 예를 나타낸다. 주사전자빔(1b)에서 시료(2)의 지정 영역위를 주사하여 시료상을 얻는다. 이 시료상을 해석하여, 입자수를 계수함과 동시에 사이즈 분포와 웨이퍼내 분포 등의 데이타를 구한다. 이 경우, 입자계수등의 해석방법은 일반적인 화상해석장치의 수법에 준한 것이다.An example of particle measurement is shown in FIG. 15A. The sample image is obtained by scanning the specified region of the sample 2 in the scanning electron beam 1b. This sample image is analyzed to count the number of particles and to obtain data such as size distribution and intra-wafer distribution. In this case, the analysis method such as particle count is based on the method of a general image analysis device.

또한, 계측작업에 겸해서 입자의 성분 분석작업을 행하는 것도 가능하다. 성분분석은 시료상으로부터 성분분석을 행하고 싶은 입자(8c)의 위치좌표 데이타를 구해서, 이것을 토대로 전자빔과 피분석입자의 위치를 산출한 후, 전자빔(1b)을 목적의 입자(8c)의 위에 조사하고 입자(8c)에서 방출되는 특성 X선(9)를 검지하고 성분을 같게 정하는 방법 등을 이용한다. X선 검출에는 반도체 검출기를 이용해서 X선의 입사에 의해 발생하는 전류펄스의 파고치(波高値), 수 등에서 원소의 종류나 양을 같게 정하는 수법등을 적용한다.It is also possible to perform particle component analysis in addition to the measurement. The component analysis obtains the positional coordinate data of the particle 8c to be subjected to component analysis from the sample, calculates the positions of the electron beam and the analyte particle based on this, and then irradiates the electron beam 1b on the target particle 8c. And detecting the characteristic X-rays 9 emitted from the particles 8c and determining the same components. For X-ray detection, a method of determining the type and amount of elements equally in crest value and number of current pulses generated by incident X-rays using a semiconductor detector is applied.

이때, 성분을 같게 정한 감도와 정밀도를 올리기 위해 입자(8c) 위의 피복물을 제거하는 것도 가능하다. 입자 위의 선택적인 피복물의 제거는, 예를 들면 제15b도에 나타난 바와 같은 레이져 어시스트 에칭에 의해 행한다. 이것은 가스노즐(11)에서 에칭가스(12)를 내뿜으면서 가늘게 모은 레이져 광선(10)을 에칭하고 싶은 부분에 조사하는 것이다. 에칭가스는 피복물만을 에칭하고 입자를 손상하지 않는 선택성을 가지는 가스를 선택한다.At this time, it is also possible to remove the coating on the particles 8c in order to increase the sensitivity and the accuracy in which the components are equally set. Optional removal of the coating on the particles is carried out, for example, by laser assist etching as shown in FIG. 15B. This is to irradiate the portion to be etched into the laser beam 10 that is thinned while blowing off the etching gas 12 from the gas nozzle 11. The etching gas selects a gas having only selectivity to etch the coating and not damage the particles.

대상으로 하는 시료가 다종에 걸쳐있는 경우는 복수의 가스노즐을 가지고 적당한 가스종류를 선택해서 사용할 수 있게 한다.In the case where the target sample covers a plurality of types, it is possible to select a suitable gas type with a plurality of gas nozzles.

또, 에칭조건을 최적화하도록 하기 위해 가스노즐의 수평위치 및 상하 위치와 가스를 내뿜는 방향은 가동, 조정할 수 있게 해 놓는다.In addition, in order to optimize the etching conditions, the horizontal and vertical positions of the gas nozzles, and the direction in which the gas is blown are made movable and adjustable.

물론, 성분분석의 수법은 X선에 대신해서 오-제(Auger)전자나 캐소드 루미네센스와 같은 정보를 검지하는 것도 가능하다. 또, 분석에 이용되는 자격(刺激) 빔은 전자빔에 한정되지 않고 레이지 빔이나 이온 빔 등을 이용해도 좋다.Of course, the method of component analysis can detect information such as Auger electrons and cathode luminescence instead of X-rays. In addition, the qualified beam used for analysis is not limited to an electron beam, You may use a lazy beam, an ion beam, etc.

또, 에칭방법도 레이져 어시스트 에칭 이외의 이온 빔 어시스트 에칭등 다른 화학적 에칭법이나, 이온 빔 스퍼터링 등의 물리적 에칭법을 적용하는 것도 가능하다. 그러나, 일반적으로는 피복물과 입자와의 에칭선택성을 높게 갖게 할 필요에서 화학적 에칭법이 적당하다.Moreover, the etching method can also apply other chemical etching methods, such as ion beam assist etching other than laser assist etching, and physical etching methods, such as ion beam sputtering. However, in general, a chemical etching method is suitable in order to make the etching selectivity of the coating material and particles high.

또한, 입자계측에서도 제16도에 처리플로우의 예를 나타내는 바와 같이, 조사방향, 각도가 다른 복수의 시료상을 얻어 3차원 형상처리를 행하는 것에 의해 입자의 입체형상이나 어느 깊이 위치에 어느 만큼의 입자가 분포하고 있는가 라는 깊이 방향의 정보를 얻을 수 있다.In addition, in the particle measurement, as shown in FIG. 16, an example of the processing flow, a plurality of sample images having different irradiation directions and angles are obtained, and three-dimensional shape processing is performed to determine how many particles are in the three-dimensional shape or any depth position of the particles. Information in the depth direction can be obtained whether is distributed.

또, 조사방향 각도를 바꾸어서 시료의 관찰을 행한다는 것에서는 결정의 방향성에 관한 지식을 얻을 수도 있다. 제17도에 그 예를 나타낸다.In addition, knowledge of the crystal orientation can be obtained by changing the irradiation direction angle to observe the sample. The example is shown in FIG.

시료(2)가 다결정구조(6)(내부구조)를 가지고 있고, 그 결정 방향이 결정립(6a)은 경사방향, 결정립(6b)은 수직방향, 결정립(6c)이 수평방향을 가지는 경우이다. 이 시료를 맨 위에서의 주사전자빔(1b)에서 관찰한 경우, 시료표면으로 향하는 산란전자(3b)의 양, 즉 상 신호량은 6c가 가장 크고 6a, 6b의 순으로 적게 된다. 한편, 경사방향에서 조사하는 주사전자빔(1b')에서 관찰된 경우에는 상신호량의 크기는 6c, 6b, 6a의 순으로 적게 된다.The sample 2 has a polycrystalline structure 6 (internal structure), the crystal direction of which the crystal grain 6a has the inclined direction, the crystal grain 6b has the vertical direction, and the crystal grain 6c has the horizontal direction. When the sample is observed from the scanning electron beam 1b at the top, the amount of scattered electrons 3b directed to the sample surface, that is, the amount of image signals is the largest at 6c and the lowest at the order of 6a and 6b. On the other hand, when observed from the scanning electron beam 1b 'irradiated in the oblique direction, the magnitudes of the image signal amounts decrease in the order of 6c, 6b, 6a.

이와 같이, 결정 방향과 관찰방향과의 관계에 의해 상 신호량 즉 상 콘트라스트가 변화한다. 이 변화 상황을 해석하는 것에 의해 각 결정립의 결정 방향을 판별할 수 있다. 또, 입자수계측과 같은 화상해석을 행하는 것에 의해 결정립의 크기분포와 결정방향분포 등의 데이타가 얻어진다.In this way, the phase signal amount, that is, the image contrast, changes depending on the relationship between the crystallization direction and the observation direction. By analyzing this change situation, the crystal direction of each crystal grain can be discriminated. In addition, by performing image analysis such as particle number measurement, data such as size distribution of crystal grains and crystal direction distribution can be obtained.

3번째의 예로서, 패턴 결함이나 이물의 검사가 있다. 예를 들면, 결함으로서는 제18A도, 제18B도에 나타난 바와 같은 종류가 있다. 제18A도는 시료의 단면도, 제18B도는 평면도이다. 결함검사는 이들의 결함을 검지하기 위해서 일반적인 결함검사장치로 이용되고 있는 수법에 준해서 제19도 및 제20도에 나타난 바와 같은 수순을 채택한다.As a third example, there are inspections of pattern defects and foreign objects. For example, as a defect, there exist a kind as shown to FIG. 18A and FIG. 18B. 18A is a sectional view of a sample, and FIG. 18B is a plan view. The defect inspection adopts the procedure shown in Figs. 19 and 20 in accordance with the method used as a general defect inspection apparatus to detect these defects.

우선, 지정영역의 시료상을 얻어서 평활화 등의 화상처리를 한 후, 미리 기억되어 있는 기준상과 위치 맞춤 및 비교를 행하고, 시료상과 기준상과의 차이에서 결함, 이물을 검출한다. 제19도에는 B부가 凸결함으로서 검지된다.First, a sample image of a designated area is obtained, and image processing such as smoothing is performed. Then, alignment and comparison are performed with a previously stored reference image, and defects and foreign matters are detected from the difference between the sample image and the reference image. In Fig. 19, part B is detected as defective.

기준상은 동일 시료 또는 동종 시료내의 지정영역에 상당하는 영역에서 촬영된 표준시료 상이어도 좋고, 패턴데이타를 토대로 작성된 해당영역의 패턴 데이타상이어도 좋다. 또, 검사작업중에 부분적으로는 표준 시료상을 기준상으로서 이용하고, 부분적으로는 패턴데이타 상을 기준상으로서 조합하여 사용하는 것도 가능하다.The reference image may be a standard sample image taken in an area corresponding to a designated area in the same sample or the same type of sample, or may be a pattern data image of a corresponding area created based on pattern data. In addition, it is also possible to use a part of a standard sample as a reference image during the inspection operation, and to use a combination of the pattern data image as a reference image.

검사영역은 웨이퍼 전면이어도 좋고, 부분적으로 검사하는 것도 가능하다. 예를 들면, 테스터나 결함검사장치에 의한 검사의 결과, 불량 혹은 결함이 있다고판정된 칩이나 회로블럭의 위치 좌표데이타를 테스터나 결함검사장치에서 온라인 입력하고, 입력된 좌표데이타에서 검사해야 할 불량칩과 불량 회로블럭을 위치산출을 하고 그 부분만을 선택적으로 결함검사한다. 한편, 결함검사에 있어서도 입자계측의 예와 마찬가지로 결함부분의 성분분석을 행할 수 있다.The inspection area may be the entire surface of the wafer or may be partially inspected. For example, the position coordinate data of a chip or a circuit block that is determined to be defective or defective as a result of a test by a tester or a defect inspection device is inputted online by a tester or a defect inspection device, and the defect to be inspected by the input coordinate data is checked. Locate the chip and the defective circuit block and selectively inspect only that part. On the other hand, also in defect inspection, the component analysis of a defect part can be performed similarly to the example of particle measurement.

또, 에칭가스에 의한 피복막제거와 같은 수법을 이용하는 것에 의해 패턴결함의 수정을 할 수 있다. 단, 凸결함과 고립결함의 제거에는 에칭가스를 이용하나, 凹결함의 수복에는 퇴적성의 가스를 이용하는 점이 다르다. 이들 결함의 수복기술은 포토마스크의 결함 수복장치와 LSI의 배선수복장치에 사용되고 있는 기술과 기본적으로는 같다.In addition, pattern defects can be corrected by using a method such as removing a coating film by etching gas. However, etching gas is used to remove defects and isolation defects, but sedimentary gas is used to repair defects. These defect repair techniques are basically the same as those used in the defect repair apparatus of the photomask and the wiring repair apparatus of the LSI.

또한, 종래의 결함검사장치로서는 광학식이 일반적이나, 고에너지 전자 빔을 이용하는 것의 특징으로서 결함검출감도가 높다고 하는 것 이외에 불투명한 재질의 하에 있는 결함을 검출할 수 있다는 것을 들 수 있다. 특히, 제18도에 나타난 결함 중 패턴위치 어긋남의 검출은 종래의 방법에서는 검출할 수 없었던 것을 가능하게 한다는 것이다.In addition, although a conventional defect inspection apparatus is generally optical, a feature of using a high-energy electron beam is that the defect detection under an opaque material can be detected in addition to the fact that the defect detection sensitivity is high. In particular, the detection of the pattern position shift among the defects shown in FIG. 18 enables the detection by the conventional method.

4번째로 시료의 상태 변화를 감시하는 예가 있다. 제21B도는 일예로서 반도체 디바이스의 가속시험에의 적용을 나타내는 것이다. 감시하고 싶은 배선패턴(7)의 양단에 프로브(13)을 대고 프로브(13)를 통해서 전류원(14)에서 공급되는 스트레스 전류를 인가한다. 배선패턴(7)의 시료상이 지정시간마다 얻어져 배선패턴(7)이 단선에 이르기까지의 상태가 기록 표시된다. 표시는 예를 들면, 이전의 상태와의 차이상을 취하여 변화분만 강조하는 것으로 행하여진다. 또, 시료상과 동시에전류치와 저항치등의 전기 파라미터의 추이도 수집, 기록 표시된다. 물론, 감시하고 싶은 배선의 수에 따라서 사용하는 프로브와 전원의 수는 추가할 수 있다. 제21A도는 시료내에 매설되어 있는 배선패턴을 나타내는 단면도이다.Fourth, there is an example of monitoring the change of state of a sample. 21B shows an application of the semiconductor device to an acceleration test as an example. The probe 13 is applied to both ends of the wiring pattern 7 to be monitored, and the stress current supplied from the current source 14 is applied through the probe 13. The sample image of the wiring pattern 7 is obtained at every designated time, and the state until the wiring pattern 7 reaches the disconnection is recorded and displayed. The display is performed by, for example, taking a difference from the previous state and emphasizing only the change. At the same time as the sample phase, trends of electrical parameters such as current value and resistance value are also collected and recorded. Of course, the number of probes and power supplies to be used can be added according to the number of wirings to be monitored. 21A is a cross sectional view showing a wiring pattern embedded in a sample.

또한, 인가 스트레스는 직류전류에 한정하지 않고 교류전류나 펄스적 전류이어도 좋다. 또 전류 이외에 전압이나 동작용 전기신호를 인가하거나, 시료를 가열 혹은 냉각하여 온도에 의한 변화를 관찰·감시하는 것도 가능하다. 또한, 가열하는 경우는 열전자와 가열부에서의 발광이 상신호의 노이즈로서 작용하기 때문에 주의가 요한다. 또, 이들 복수의 어드레스를 조합하여 동시에 가하여도 좋다. 또한, 이들 스트레스를 시료에 가하기 위한 기구는 종래의 주사형 전자현미경 관찰등으로 이용되고 있는 방식에 준하는 것이다.The applied stress is not limited to the direct current, but may be an alternating current or a pulsed current. In addition to the current, it is also possible to apply a voltage or an electric signal for operation, or to heat or cool the sample to observe and monitor the change caused by temperature. In the case of heating, care should be taken because light emission from the hot electrons and the heating portion acts as noise of the phase signal. Moreover, you may combine and add these multiple addresses simultaneously. In addition, the mechanism for applying these stresses to a sample conforms to the method used by the conventional scanning electron microscope observation.

5번째의 관찰수법으로서, 단층관찰이있다. 전자빔의 에너지에 의존해서 얻어진 시료 깊이방향의 정보가 변화하는 것을 이용하는 것이다.The fifth observation technique is tomographic observation. The change in the information of the sample depth direction obtained depending on the energy of the electron beam is used.

제22도에 처리 플로우의 예를 나타낸다. 전자빔의 가속전압을 변화시키면서 축차 시료 상을 얻어나간다.22 shows an example of the processing flow. A sequential sample image is obtained while changing the acceleration voltage of the electron beam.

우선, 어떤 가속전압을 설정한 후, 전자빔의 조정과 동일시야의 확보를 행한다. 전자빔의 조정이라는 것은 고해상 조건을 유지하기 위해서 축 맞춤과 초점맞춤, 비점수차(非点收差)보정등을 행하는 것이다. 동일시야의 확보는 가속전압을 변경해서도 항상 동일 시야 영역을 관찰할 수 있도록 하게 하는 것이다. 예를 들면, 먼저 얻은 시료상을 기준으로 해서, 기준상에 관찰중의 시료상이 일치하도록 전자빔의 주사영역을 조정하는 방법을 채택한다. 또는, 전자선 노광장치에서 이용되는얼라이먼트 방식에 준해서 지정한 상 중의 대상물을 얼라이먼트마크 대신에 사용해서 위치 맞춤하는 것도 가능하다.First, after setting an acceleration voltage, it secures the same field of view as the adjustment of an electron beam. The adjustment of the electron beam is to perform axis alignment, focusing, and astigmatism correction in order to maintain high resolution conditions. The same field of view ensures that the same field of view can always be observed even if the acceleration voltage is changed. For example, based on the sample image obtained earlier, a method of adjusting the scanning area of the electron beam is adopted so that the sample image observed under the reference image coincides. Alternatively, the object in the image designated according to the alignment method used in the electron beam exposure apparatus may be used in place of the alignment mark for positioning.

다음에, 지정영역의 시료상을 받아들인다. 받아들인 시료상은 설정된 가속전압이 높은 때일수록 보다 깊은 부분까지의 정보를 갖는 것으로 된다.Next, the sample image of the designated area is received. The received sample image has information up to a deeper portion when the set acceleration voltage is higher.

예를 들면, 제23도에 나타난 바와 같은 시료(2)의 내부에 배선패턴(7b, 7b', 7b")이 있는 경우를 생각한다.For example, consider a case where the wiring patterns 7b, 7b ', and 7b "exist inside the sample 2 as shown in FIG.

설정된 가속전압이 비교적 낮고, 주사전자빔(1b)의 칩입깊이가, 깊이(d)에 위치하는 배선패턴(7b) 부근인 것으로 하면 얻어진 시료상(A)에는 배선패턴(7b)이 보이며, 보다 깊은 곳에 있는 배선패턴(7b', 7b")은 관찰되지 않는다.If the set acceleration voltage is relatively low and the chipping depth of the scanning electron beam 1b is close to the wiring pattern 7b positioned at the depth d, the wiring pattern 7b is visible in the obtained sample image A, Wiring patterns 7b 'and 7b "located therein are not observed.

한편, 비교적 높은 가속전압을 인가해서, 전자빔(1b')의 칩입깊이가 d'에 위치하는 배선패턴(7b', 7b")까지 달하는 때에는 얻어진 시료상(A') 중에 배선패턴(7b', 7b")이 관찰된다.On the other hand, when a relatively high acceleration voltage is applied and the chip depth of the electron beam 1b 'reaches the wiring patterns 7b' and 7b "positioned at d ', the wiring patterns 7b', 7b ") is observed.

따라서, 시료상(A')과 시료상(A)의 차화상을 만들면, 깊이(d')근방의 단층화상(A') 즉, 배선패턴(7b', 7b")만의 화상이 얻어진다. 이와같이 하여 구해진 복수의 단층상을 조합하는 것에 의해서 시료내부의 입체형상을 얻는 것도 가능하다.Therefore, when a difference image between the sample image A 'and the sample image A is made, an image of only the tomographic image A' near the depth d ', that is, the wiring patterns 7b' and 7b "is obtained. It is also possible to obtain the three-dimensional shape inside a sample by combining the several tomographic images obtained in this way.

또한, 통상 시료상(A, A')에서는 신호레벨과 콘트라스트의 크기가 다르다. 따라서, 정밀도가 높은 차화상을 구하기 위한 전처리로서, 시료상(A, A') 사이에서 신호레벨과 콘트라스트의 크기를 맞추게 하는 것이 필요하다.In addition, in the normal sample phases A and A ', the signal level and contrast are different. Therefore, as a preprocess for obtaining a highly accurate difference image, it is necessary to match the signal level and the magnitude of contrast between the sample images A and A '.

차신호를 구하기 위한 전처리의 일예를 제24도에 나타낸다. 시료상(A, A')의 상신호는 우선 AND 처리를 받는다. 이 AND처리에서는 화소마다 상신호의 유무가 비교되어 A'상에만 상신호가 있는 부분(C)과 A, A'상 모두에 신호가 있는 부분(D)으로 나뉘어져 있다.24 shows an example of preprocessing for obtaining the difference signal. The phase signals on the sample phases A and A 'are subjected to AND processing first. In this AND process, the presence or absence of an image signal is compared for each pixel and divided into a portion C having an image signal only on the A 'phase and a portion D having a signal on both the A and A' phases.

이 경우, C의 부분은 배선패턴(7b')에 상당하고 그대로 단층상의 신호로서 이용된다.In this case, the portion of C corresponds to the wiring pattern 7b 'and is used as a single layer signal as it is.

한편, D의 부분에 대해서는 또 신호레벨 맞춤과 콘트라스트 맞춤 처리가 시행되고, 그 결과를 감산한다. 감산 처리후의 차분신호(E)는 배선패턴(7b")에 상당하고, C부분의 신호와 조합되어 단층상(A')의 신호로 된다. 제23도 및 제24도에 나타난 실시예에서는 1차 빔의 입사에너지가 변화되어 있다. 그와 함께 제13도 및 제14도에 나타난 바와 같이 1차 빔의 입사각도를 변화시켜 그로써 패턴의 단층상 혹은 입체상을 보다 정밀도 좋게 형성할 수 있다.On the other hand, the signal level matching and contrast matching processing are further performed for the portion of D, and the result is subtracted. The difference signal E after the subtraction process corresponds to the wiring pattern 7b ", which is combined with the signal of the C portion to form a single layer A 'signal. In the embodiments shown in Figs. The incident energy of the secondary beam is varied, and as shown in Figs. 13 and 14, the incident angle of the primary beam is changed, whereby a tomographic or three-dimensional image of the pattern can be formed more accurately.

반도체 디바이스에 전자빔을 조사할 때의 문제로 디바이스의 조사손상이 있다. 조사손상은 디아비스 특성을 열화시키므로, 손상을 저감, 혹은 회복시키는 것이 필수로 된다.The problem when irradiating an electron beam to a semiconductor device is damage of irradiation of a device. Irradiation damage deteriorates Diabis characteristics, so it is essential to reduce or recover damage.

조사손상의 원인을 검토한 결과, 제25도에 나타난 바와 같이 고에너지의 반사전자(3)가 시료(2)와 시료상부에 있는 대물렌즈(18)의 하면과의 사이에서 다중산란해 있고, 이 다중산란이 큰 손상을 주는 주요인인 것을 알 수 있다.As a result of examining the cause of the irradiation damage, as shown in FIG. 25, the high-energy reflected electrons 3 scattered between the sample 2 and the lower surface of the objective lens 18 on the sample, It can be seen that this multi-scattering is a major cause of great damage.

반사전자의 다중산란 대책을 검토하기 위해서 시료 대물렌즈 부분을 확대한 단면도가 제26도이다.26 is an enlarged cross-sectional view of a sample objective lens in order to examine countermeasures against multiscattering of reflected electrons.

제26A도에 나타난 바와 같이, 종래에는 대물렌즈의 상부자극(18a)과 하부자극(18b)이 만드는 전자빔 통로에 인청동제의 진공 시일드 파이프(28)를 통과하고있었다. 그러나, 인청동은 전자의 반사계수가 커서 다중산란하기 쉽다.As shown in FIG. 26A, in the past, the vacuum shield pipe 28 made of phosphor bronze was passed through an electron beam path formed by the upper magnetic pole 18a and the lower magnetic pole 18b of the objective lens. However, phosphor bronze is easy to multi-scatter because of its large reflection coefficient.

제26B도는 반사전자 다중산란억제의 일수법을 나타낸 것이다. 진공 시일드 파이프(28)의 시료(2)에 면했던 시료대향부(28a)를 경원소로 전자의 반사계수가 적은 카본을 이용해서 제작함과 동시에, 단면형상을 반사전자의 산란이 확대가 어려운 톱니모양으로 한 것이다.26B shows a method of reflecting electron multiscattering suppression. The sample counter portion 28a facing the sample 2 of the vacuum shielded pipe 28 is made of light element using carbon having a small electron reflection coefficient, and it is difficult to scatter the reflected electrons in the cross-sectional shape. It is serrated.

또한, 시료대향부(28a)의 재료는 알루미늄등의 경금속재료이어도 좋다. 형상도 톱니모양에 한정되지 않고 빗살모양 등의 비평탄 형상으로 한다.The material of the sample opposing portion 28a may be a light metal material such as aluminum. The shape is not limited to the sawtooth shape, but is also a non-flat shape such as a comb.

한편, 조사손상의 회복에 대해서는, 예를 들면, 관찰시의 전자빔 조사에 의해 쉬프트한 MOS 디바이스의 임계치가 450℃의 수소어닐로 회복하는 것을 확인하고 있다. 관찰후, 용도에 따라서 시료를 어닐하는 것이 필요하다. 관찰후, 연속해서 시료의 어닐처리할 수 있게 하는 것이 최선이다.On the other hand, regarding the recovery of the irradiation damage, for example, it is confirmed that the threshold value of the MOS device shifted by the electron beam irradiation at the time of observation is restored by 450 ° C hydrogen annealing. After observation, it is necessary to anneal the sample depending on the use. After observation, it is best to be able to anneal the sample continuously.

어닐기능은 시료스테이지(21)에 설치된 가열기구를 이용해도 좋고, 로더/언로더실(20)에 가열기구를 부가하여도 좋고 별도의 유니트로 하는 것도 가능하다. 가열은 저항가열방식을 이용해도 좋고 램프 가열방식을 이용해도 좋다. 또 어닐처리부에는 수소와 질소등의 가스를 도입할 수 있다.For the annealing function, a heating mechanism provided on the sample stage 21 may be used, a heating mechanism may be added to the loader / unloader chamber 20, or may be a separate unit. The heating may be a resistance heating method or a lamp heating method. In addition, gas such as hydrogen and nitrogen can be introduced into the annealing unit.

상기 실시예에서는 2차 전자검출기(24)를 대물렌즈(18)의 상부에 설치하고, 대물렌즈의 자장을 이용해서 2차전자를 수집하는 방식을 이용하고 있으나, 대신에 대물렌즈 하부에 2차 전자검출기를 장착하여 인가된 전계에 의해 2차전자를 검출하는 방식을 이용해도 좋다.In the above embodiment, the secondary electron detector 24 is installed on the upper side of the objective lens 18, and the secondary electron is collected using the magnetic field of the objective lens. You may use the system which mounts an electron detector and detects a secondary electron by the applied electric field.

또, 2차전자 검출기는 신틸레이터 광전자 증배관대신에 2차전자 중배관을 이용해도 좋다.Alternatively, the secondary electron detector may use a secondary electron heavy pipe instead of the scintillator photomultiplier pipe.

또한, 신호로서 이용하는 2차 정보는 2차 전자 이외의 X선이나 광, 흡수전자등을 검출해도 좋다.In addition, the secondary information used as a signal may detect X-rays, light, absorption electrons, etc. other than secondary electrons.

또, 2차정보의 신호량을 크게하기 위해서 관찰해야할 시료상에 2차전자나 형광 등을 발생하기 쉬운 물질을 얇게 퇴적 또는 도포해도 좋다. 제27도는 그 일예를 나타내는 것이다. 시료(2) 상에 2차전자 방출율이 높은 산화물질을 얇게 퇴적하고, 산란전자(3b)에 의해 생성된 2차 전자수를 많게 하는 것이다. 또한, 별도의 예로서, 산화물 대신에 형광재를 얇게 도포하고 산란전자에 의한 형광재의 발광을 검출해도 좋다.Further, in order to increase the signal amount of the secondary information, a substance that is likely to generate secondary electrons, fluorescence, or the like may be deposited or applied thinly on the sample to be observed. FIG. 27 shows an example. The oxide material having a high secondary electron emission rate is deposited thinly on the sample 2, and the number of secondary electrons generated by the scattering electrons 3b is increased. As another example, instead of the oxide, a fluorescent material may be applied thinly and light emission of the fluorescent material by scattered electrons may be detected.

또, 시료는 웨이퍼에 한정되지 않으나, 패캐지에 조립된 디바이스라도 관계없다.The sample is not limited to the wafer, but may be a device assembled into a package.

또, 시료의 처리는 롯트처리에 한정되지 않으나, 낱장(매염) 처리에도 대응할 수 있다. 또 시료의 탈착은 오퍼레이터가 손으로 행하는 대신에 다른 처리장치와 자동반송할 수 있게 해도좋다.In addition, although the process of a sample is not limited to the lot process, it can respond also to the sheet (morning) process. In addition, the removal of the sample may be made to be automatically transported to another processing device instead of being performed by an operator.

또, 시료의 관찰 장소의 이동, 회전, 경사는 시료스테이지를 이동, 회전, 경사시키는 것 대신에 전자빔의 조사위치를 이동, 조사영역을 회전 조사방향을 경사시키도록 해도 좋다.In addition, instead of moving, rotating, and inclining the sample stage, the movement, rotation, and inclination of the specimen observation place may be moved by moving the irradiation position of the electron beam and inclining the rotation irradiation direction in the irradiation area.

또, 이용하는 입자선은 전자빔에 한정하지 않고, 이온 빔이나 레이져 빔등 다른 자격(刺激) 빔을 이용해도 좋다.The particle beam to be used is not limited to an electron beam, but other qualified beams such as an ion beam or a laser beam may be used.

또, 2차 정보를 얻기 위한 1차 정보는 산란전자에 한정하지 않고, 전자파등을 이용해도 좋다.In addition, primary information for obtaining secondary information is not limited to scattered electrons, but electromagnetic waves or the like may be used.

또한, 대상으로 하는 시료는 반도체 디바이스에 한정되지 않고, 포토마스크 기판이나 표시 디바이스, 배선기판, 광디스크 혹은 금속재료, 고분자재료, 생체등이어도 관계 없다. 생체등 경원소의 대상에 대해서는 콘트라스트를 크게 하기 위해 중금속으로 염색하는 것도 가능하다.Further, the target sample is not limited to a semiconductor device, and may be a photomask substrate, a display device, a wiring board, an optical disk or a metal material, a polymer material, a living body, or the like. In the case of a light element such as a living body, it is also possible to dye with a heavy metal to increase the contrast.

본원에서 개시된 발명 중 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단하게 설명하면 아래와 같다.The effects obtained by the representative of the inventions disclosed herein will be briefly described as follows.

본 발명에 의하면, 상술의 새롭게 발견된 현상을 응용하는 것에 의해 종래 곤란 또는 불가능으로 되어 있는 것이 용이하게 행해진다. 효과가 있는 용도의 예는 아래와 같다.According to this invention, it becomes easy to become difficult or impossible conventionally by applying the above-mentioned newly discovered phenomenon. Examples of effective uses are as follows.

관찰이라는 면에서는 비파괴로In terms of observation,

① 시료내부의 구조, 결함, 이물등을 관찰할 수 있다.① You can observe the structure, defects, and foreign materials inside the sample.

② 종래에 비해서 凹凸이 보다 크고 거칠은 표면구조의 관찰을 할 수 있다.② Compared to the previous one, the larger the rougher the rough surface structure can be observed.

③ 표면 및 내부구조의 3차원 형상을 구할 수 있게 된다.③ The three-dimensional shape of the surface and internal structure can be obtained.

④ 단층 관찰할 수 있다.④ can be observed tomography.

⑤ 종래에 비해서 비도전성 재료를 보다 고해상도로 관찰 가능하다.⑤ Non-conductive material can be observed at higher resolution than in the prior art.

등의 효과가 얻어진다.And the like effect is obtained.

검사, 계측이라는 면에서는 비파괴로In terms of inspection and measurement,

① 시료내부 및 표면에 형성된 패턴이나 구조의 길이 측정, 높이측정을 할 수 있다.① It can measure the length and height of the pattern or structure formed on the inside and the surface of the sample.

② 시료내부 및 표면에 존재하는 입자와 도메인, 기포, 이종물질 등을 계수, 계측할 수 있다.② Count and measure the particles, domains, bubbles, and dissimilar materials on the inside and the surface of the sample.

③ 시료내부 및 표면에 존재하는 패턴결함과 이물등을 검사할 수 있다.③ It can inspect the pattern defect and foreign substances on the inside and the surface of the sample.

④ 시료내부 및 표면 구조의 변화 추이를 그 자리에서 감시할 수 있다.④ Changes in the sample interior and surface structure can be monitored on the spot.

⑤ 종래에 비해서, 보다 고정밀도의 길이측정, 계측, 보다 고감도의 결함, 이물검사가 가능하게 된다는 등의 효과가 얻어진다.(5) Compared with the related art, effects such as more accurate length measurement, measurement, more sensitive defects, and foreign material inspection can be obtained.

또, 결함검사등에서는 성분분석 기능과 결함수정 기능 등을 병용하는 것에 의해 보다 효율적인 작업을 할 수가 있다.In the defect inspection or the like, a combination of the component analysis function and the defect correction function can be used for more efficient work.

또한, 다른 처리장치와 조합하는 것에 의해, 인라인 프로세스 모니터로서도 응용할 수 있다.In addition, it can be applied as an inline process monitor by combining with other processing apparatus.

또, 본 방법을 적용하는 것에 의해 상술과 같은 종래 불가능 또는 곤란하였던 것을 실현할 수 있기 때문에 보다 고물질이며 신뢰성이 높은 디바이스나 부품을 경제적으로 제작할 수 있게 된다.In addition, by applying the present method, it is possible to realize such a conventionally impossible or difficult matter as described above, so that it is possible to economically manufacture a device and a component having higher material and higher reliability.

본 발명은 자세하고 명확하게 기술되었지만 이는 설명과 예제일 뿐이며, 본 발명의 기술 사상과 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.Although the invention has been described in detail and clearly, it is only a description and examples, and the spirit and scope of the invention are limited only by the appended claims.

제1도는 본 발명의 주사 시료상 표시기술의 원리를 모식적으로 나타내는 개념도,1 is a conceptual diagram schematically showing the principle of the display sample on the scanning sample of the present invention,

제2도는 주사전자빔 에너지와 2차 전자 방출량과의 관계를 모델적으로 나타내는 선도,2 is a diagram showing a model relationship between scanning electron beam energy and secondary electron emission amount,

제3도는 산란 전자량의 분포의 일례를 나타내는 개념도,3 is a conceptual diagram showing an example of the distribution of scattered electron amounts,

제4도는 반도체 디바이스의 관찰에 필요한 전자빔 에너지를 구하기 위한 개념도,4 is a conceptual diagram for obtaining electron beam energy required for observation of a semiconductor device;

제5도는 반도체 디바이스의 관찰에 필요한 전자빔 에너지를 구하기 위한 개념도,5 is a conceptual diagram for obtaining electron beam energy required for observation of a semiconductor device;

제6도는 시료 표면의 상황에 의한 콘트라스트의 변화의 일예를 설명하는 개념도,6 is a conceptual diagram illustrating an example of the change in contrast due to the situation of the sample surface;

제7도는 시료 표면의 상황에 의한 콘트라스트의 변화의 일예를 설명하는 개념도,7 is a conceptual diagram illustrating an example of the change in contrast due to the situation of the sample surface;

제8도는 시료 표면의 상황에 의한 콘트라스트의 변화의 일예를 설명하는 개념도,8 is a conceptual diagram illustrating an example of the change in contrast due to the situation of the sample surface;

제9도는 본 발명의 일실시예인 주사 시료상 표시장치의 구성의 일예를 모식적으로 나타내는 개략 단면도,9 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a display device for scanning samples which is one embodiment of the present invention;

제10도는 실시예의 표시장치의 동작을 나타내는 플로우차트,10 is a flowchart showing the operation of the display device of the embodiment;

제11도는 본 발명의 일실시예에 의한 길이측정 방법의 일예를 나타내는 개념도,11 is a conceptual diagram showing an example of a length measuring method according to an embodiment of the present invention;

제12도는 제11도의 시료의 평면도,12 is a plan view of the sample of FIG.

제13도는 본 발명의 일실시예에 의해서 시료의 3차원 형상을 구하는 방법을 나타내는 개념도,13 is a conceptual diagram showing a method for obtaining a three-dimensional shape of a sample according to one embodiment of the present invention;

제14도는 시료의 3차원 형상을 구하는 실시예의 플로우차트,14 is a flowchart of an embodiment for obtaining a three-dimensional shape of a sample;

제15A도는 시료내의 입자를 관찰하는 실시예를 나타내는 개념도,15A is a conceptual diagram showing an example of observing particles in a sample;

제15B도는 입자 상의 시료를 에칭에 의해 제거하는 방법을 나타내는 개념도,15B is a conceptual diagram showing a method of removing a sample on a particle by etching;

제16도는 입자의 관찰을 행하는 경우의 플로우차트,16 is a flowchart in the case of observing particles,

제17도는 시료내에 있는 결정립의 결정방향을 구하는 실시예의 방법을 나타내는 개념도,17 is a conceptual diagram showing the method of the embodiment for obtaining the crystallographic direction of the crystal grains in the sample;

제18A도는 결함검사의 대상으로 되는 결함의 종류의 예를 나타내는 단면도,18A is a sectional view showing an example of a kind of defect to be subjected to defect inspection,

제18B도는 결함검사의 대상으로 되는 결함의 종류의 예를 나타내는 평면도,18B is a plan view showing an example of types of defects subject to defect inspection,

제19도는 시료내에 있는 패턴의 결함검사를 행하는 실시예의 방법을 나타내는 개념도,19 is a conceptual diagram showing the method of the embodiment for performing defect inspection of a pattern in a sample;

제20도는 결함검사를 행하는 실시예의 방법의 플로우차트,20 is a flowchart of the method of the embodiment for performing defect inspection,

제21A도는 시료내에 있는 패턴을 나타내는 단면도,21A is a sectional view showing a pattern in a sample,

제21B도는 그 패턴에 스트레스를 가할 때의 그 형상변화를 관찰하는 실시예의 방법을 나타내는 플로우차트,21B is a flowchart showing the method of the embodiment for observing the shape change when stressing the pattern;

제22도는 시료내에 있는 패턴의 3차원 구조를 관찰하는 실시예의 플로우차트,22 is a flowchart of an embodiment for observing a three-dimensional structure of a pattern in a sample,

제23도는 3차원 구조를 관찰하는 실시예의 개념도,23 is a conceptual diagram of an embodiment of observing a three-dimensional structure,

제24도는 시료내에 있는 패턴의 단면을 관찰하는 실시예를 나타내는 개념도,24 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of observing a cross section of a pattern in a sample;

제25도는 반사전자의 다중산란의 일예를 나타내는 개념도,25 is a conceptual diagram illustrating an example of multiple scattering of reflected electrons;

제26A도는 종래예의 대물렌즈의 구성을 나타내는 단면도,26A is a sectional view showing the structure of an objective lens of a conventional example;

제26B도는 실시예의 대물렌즈의 구성을 나타내는 단면도,26B is a sectional view showing a configuration of an objective lens of the embodiment;

제27도는 실시예의 시료의 구조 및 작용을 나타내는 개략 단면도이다.27 is a schematic cross-sectional view showing the structure and action of the sample of the example.

* 도면의 주요 부호의 설명 *Explanation of the Major Codes in the Drawing

1a, 1b.....전자빔, 1S, 2S.....주사선,1a, 1b ..... electron beam, 1S, 2S .....

2.....시료, 2a, 2b.....다른 재질,2 ..... samples, 2a, 2b ..... different materials,

2c.....이종물질, 2d, 2e.....시료의 구조,2c ..... heterogeneous material, 2d, 2e ..... sample structure,

3.....반사전자, 3a.....반사전자(1차정보),3 ..... reflective electrons, 3a ..... reflective electrons (primary information),

3b.....산란전자, 4a, 4b.....전자파,3b ..... scattered electrons, 4a, 4b ..... electromagnetic waves,

5a.....2차 전자, 5b.....2차 전자(2차정보),5a ... secondary electrons, 5b secondary electrons,

6.....다결정구조(내부구조), 6a, 6c.....결정립(내부구조),6 ..... polycrystalline structure (internal structure), 6a, 6c ..... crystal grain (internal structure),

7.....배선패턴, 7a, 7b.....배선패턴,7 ..... wiring pattern, 7a, 7b ... wiring pattern,

8c......입자, 9.....특성 X선,8c ...... particles, 9 ..... characteristic X-rays,

10......레이져 광선, 11.....가스노즐,10 ... laser beam, 11 .... gas nozzle,

12......에칭가스, 13......프로브,12 ...... Etching gas, 13 ...... Probe,

14......전류원, 15......전자총,14 ...... current source, 15 ...... electron,

16......가속관, 17......수속렌즈,16 ...... Accelerator tube, 17 ...... Procedure lens,

18.....대물렌즈, 18a.....상부자극,18 .. objective lens, 18a .. upper stimulus,

18b.....하부자극, 19.....편향기,18b ..... lower stimulus, 19 ..... deflector,

20.....로더/언로더실, 21.....시료스테이지,20 ..... loader / unloader room, 21 ..... sample stage,

21a.....X, Y이동기구, 21b.....회전, 경사기구,21a ..... X, Y moving mechanism, 21b ..... rotating, tilting mechanism,

22.....시료실, 23.....진공밸브,22 ... sample chamber, 23 ... vacuum valve,

24.....2차전자 검출기, 25.....신호증폭처리장치,24 ..... secondary electron detector, 25 ..... signal amplification unit,

26.....디스플레이, 27.....검출기,26 ... display, 27 ... detector,

28.....진공시일드파이프, 28a.....시료대향부.28 ... Vacuum sealed pipe, 28a .. Sample facing part.

Claims (36)

시료의 주사상을 표시하는 방법으로서,As a method of displaying a scanning image of a sample, 시료에 매설(埋設)된 테스트파트에 도달하고, 해당 테스트파트에서 반사하여, 상기 시료표면에서 탈출하도록 하는 에너지로 주사전자선을 조사하는 단계와,Irradiating a scanning electron beam with energy to reach a test part embedded in a sample, reflect from the test part, and escape from the surface of the sample; 상기 테스트파트와 상호 작용하고 또한 상기 시료와도 상호 작용한 상기 주사전자선이, 상기 시료와의 상호 작용의 결과 생기는 2차 정보에 기초하여 상기 테스트파트를 포함하는 시료의 상을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 시료의 주사상을 표시하는 방법.And the scanning electron beam interacting with the test part and with the sample to form an image of the sample including the test part based on secondary information resulting from the interaction with the sample. The method of displaying the scanning image of the sample characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 정보는 후방 산란입자, X선 또는 광이고, 상기 2차 정보는 2차 전자 또는 광인 시료의 주사상을 표시하는 방법.Wherein said primary information is backscattering particles, X-rays, or light, and said secondary information is a secondary electron or light. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 주사전자선은 50KeV 이상의 에너지를 가진 전자빔이고, 상기 1차 정보는 상기 전자빔의 조사에 의해 발생하는 후방 산란전자이며, 상기 2차 정보는 그 후방 산란전자와 상기 시료와의 상호 작용에 의해 발생하는 2차 전자 또는 전자파인 시료의 주사상을 표시하는 방법.The scanning electron beam is an electron beam having an energy of 50 KeV or more, the primary information is backscattered electrons generated by irradiation of the electron beam, and the secondary information is generated by interaction of the backscattered electrons and the sample. A method of displaying a scanning image of a sample that is secondary electrons or electromagnetic waves. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 입자에너지 및 입사각의 적어도 한쪽이 다른 2 이상의 상기 주사전자선을 사용해서 2 이상의 상기 상형성신호를 얻고, 그 2 이상의 신호에 의거해서 상기 시료의 단층상 또는 입체상을 형성하는 시료의 주사상을 표시하는 방법.At least one of the particle energy and the incident angle obtains two or more of the phase-forming signals using two or more of the scanning electron beams, and displays the scanning image of the sample which forms a monolayer or three-dimensional image of the sample based on the two or more signals. How to. 시료표면보다 아래에 있는 시료의 테스트파트(test part)를 관찰하는 방법으로서,As a method of observing a test part of a sample below the surface of the sample, 주사전자선을 상기 시료에 매설된 테스트파트에 도달하고, 해당 테스트파트에서 반사하여, 상기 시료표면에서 탈출하도록 하는 에너지로 상기 테스트 파트에 조사하는 단계와,Irradiating the test part with energy that reaches a test part embedded in the sample, reflects from the test part, and escapes from the surface of the sample; 상기 주사전자선이 상기 테스트 파트와 상호 작용해서 생기는 1차 정보가 상기 시료에 있어서 상기 테스트 파트 이외의 부분과 상호 작용해서 생기는 2차 정보를 주로 사용해서 상기 테스트 파트를 관찰하는 단계를 구비하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.Observing the test part using primarily the secondary information generated when the scanning electron beam interacts with a portion other than the test part in the sample. How to observe the test part. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 2차 정보를 사용해서 상기 테스트 파트의 상(像)을 형성하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.A method of observing a test part of a sample forming an image of the test part using the secondary information. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 2차 정보를 사용해서 상기 테스트 파트의 물리적 특성을 얻는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.Observing a test part of a sample that obtains physical properties of the test part using the secondary information. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 주사전자선은 50KeV 이상의 에너지를 가진 전자빔이고, 상기 1차 정보는 상기 전자빔의 조사에 의해 상기 테스트 파트에서 발생하는 후방 산란전자이며, 상기 2차 정보는 그 후방 산란전자와 상기 시료의 상기 테스트 파트 이외의 부분과의 상호 작용에 의해 발생하는 2차 전자 또는 전자파인 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.The scanning electron beam is an electron beam having an energy of 50 KeV or more, the primary information is backscattered electrons generated in the test part by irradiation of the electron beam, and the secondary information is the backscattered electrons and the test part of the sample. A method of observing a test part of a sample which is secondary electrons or electromagnetic waves generated by interaction with other parts. 시료의 표면보다 아래에 있고, 그 시료에 의해 둘러싸여 있는 테스트 파트(test part)를 관찰하는 방법으로서,As a method of observing a test part below the surface of a sample and surrounded by the sample, 그 광로(pass)상에 있는 상기 테스트 파트를 둘러싼 시료를 투과하여, 상기 테스트 파트까지 도달하고, 해당 테스트 파트에서 반사하여, 상기 시료표면에서 탈출하는 에너지로 주사전자선을, 상기 테스트 파트를 포함하는 시료의 부분에 조사하는 단계와,A scan electron beam that passes through a sample surrounding the test part on the optical path, reaches the test part, reflects off the test part, and escapes from the surface of the sample. Irradiating a portion of the sample; 상기 주사전자선이 상기 테스트 파트와 상호 작용해서 생기는 1차 정보가 상기 시료에 있어서 상기 테스트 파트 이외의 부분과 상호 작용해서 생기는 2차 정보를 주로 사용해서 상기 테스트 파트를 관찰하는 단계를 구비하는 시료의 테스트 파트(test part)를 관찰하는 방법.Observing the test part using primarily the secondary information generated when the scanning electron beam interacts with a portion other than the test part in the sample. How to observe the test part. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 시료는 반도체 웨이퍼이고, 그 웨이퍼의 상기 테스트 파트를 포함하는 부분에 상기 주사전자선이 조사되도록, 상기 웨이퍼의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.And the sample is a semiconductor wafer, and further comprising adjusting the position of the wafer such that the scanning electron beam is irradiated to a portion including the test part of the wafer. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 웨이퍼에 따라서 상기 주사전자선의 에너지를 변화시키는 단계를 더 포함하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.Varying the energy of the scanning electron beam according to the wafer. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 시료표면과 상기 테스트 파트와의 사이에 있고, 상기 주사전자선이 투과하는 시료의 부분의 밀도 및 두께의 적어도 한쪽에 의거해서 상기 주사전자선의 입사에너지를 조절하는 단계를 더 포함하는 테스트 파트를 관찰하는 방법.And observing a test part between the sample surface and the test part, and adjusting the incident energy of the scanning electron beam based on at least one of a density and a thickness of a portion of the sample through which the scanning electron beam passes. How to. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 시료표면과 상기 테스트 파트와의 사이에 있고, 상기 주사전자선이 투과하는 시료의 부분의 산란의 정도 및 상기 테스트 파트의 후방산란의 정도에 의거해서 상기 주사전자선의 입사에너지를 조절하는 단계를 더 포함하는 테스트 파트를 관찰하는 방법.Adjusting the incident energy of the scanning electron beam based on the degree of scattering of the portion of the sample through which the scanning electron beam passes and between the sample surface and the test part and the degree of backscattering of the test part How to Observe Test Parts That Include 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 테스트 파트는 제1의 배선패턴인 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.And the test part observes a test part of a sample which is a first wiring pattern. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 주사전자선을 상기 시료표면에 형성된 제2의 배선패턴에 조사해서, 그 제2의 배선패턴과 상기 주사전자선과의 상호 작용에 의해 생긴 제2의 1차 정보에 의거해서 상기 제2의 배선패턴을 관찰하는 단계를 더 포함하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.The scanning electron beam is irradiated to the second wiring pattern formed on the sample surface, and the second wiring pattern is based on the second primary information generated by the interaction between the second wiring pattern and the scanning electron beam. Observing the test part of the sample further comprising the step of observing. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 테스트 파트에 대해서 입사에너지 및 입사각도의 적어도 한쪽을 다르게 한 2 이상의 주사전자선을 조사해서 2 이상의 상기 2차 정보를 얻고, 그 2 이상의 2차 정보에 의거해서 상기 테스트 파트의 단층상 또는 입체상을 형성하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.The test part is irradiated with two or more scanning electron beams in which at least one of the incident energy and the angle of incidence is different to obtain two or more secondary information, and based on the two or more secondary information, tomographic or stereoscopic image of the test part. Observing the test part of the sample to form a. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 테스트 파트는 배선패턴인 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.The test part is a method for observing the test part of the sample is a wiring pattern. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 테스트 파트는 상기 시료의 임의의 영역이고, 상기 영역의 단층상 또는 입체상에는 상기 시료와 후방 산란계수가 다른 재질의 입자가 표시되는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.And the test part is an arbitrary region of the sample, and the test part of the sample is observed in which a particle of a material having a different backscattering coefficient is displayed on the tomographic or three-dimensional image of the region. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 표시된 물체에 대해서 제2의 입자선을 조사하는 단계와,Irradiating a second particle beam on the displayed object; 그 제2의 입자선을 상기 입자와 상호 작용시켜서 그 물체로부터 그 물체의 성분을 특징지우는 제2의 1차 정보를 발생시키는 단계와,Interacting the second particle beam with the particles to generate second primary information from the object that characterizes the component of the object, 상기 제2의 1차 정보를 발생시키는 단계와,Generating the second primary information; 상기 제2의 1차 정보를 측정해서 그 입자의 성분을 특정하는 단계를 더 포함하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.And measuring the second primary information and specifying a component of the particle. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 제2의 1차 정보는 특성 X선인 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.And the second primary information is a characteristic X-ray. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 입자의 위에 있는 상기 시료를 에칭에 의해 제거하는 단계를 더 포함하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.Removing the sample on top of the particle by etching. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 테스트 파트는 결정구조가 부분적으로 다른 물질로 이루어지고, 상기 영역의 단층상 또는 입체상은 그 결정 구조에 대응한 콘트라스트를 생기도록 형성되는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.And the test part is made of a material having a crystal structure partially different from each other, and a single layer or three-dimensional image of the region is formed to produce contrast corresponding to the crystal structure. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 테스트 파트에 대해서 상기 2차 정보에 의거해서 형성된 제1의 상과, 미리 구해져 있는 상기 테스트 파트의 제2의 상과를 비교해서, 제1의 상과 제2의 상과의 상위(相偉) 부분을 추출하는 단계를 더 포함하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.The first image formed on the basis of the secondary information with respect to the test part is compared with the second image of the test part, which is obtained in advance, and is different from the first image and the second image. Iii) observing the test part of the sample further comprising extracting the portion. 시료표면보다 아래에 있는 시료의 테스트 파트의 상태변화를 관찰하는 방법으로서,As a method of observing the state change of a test part of a sample below the sample surface, 상기 테스트 파트에 스트레스를 인가하는 단계와,Applying stress to the test part; 상기 청구범위 제5항에 기재된 방법으로 상기 테스트 파트를 관찰하는 단계를 구비하는 시료의 테스트 파트의 상태변화를 관찰하는 방법.Observing the change of state of the test part of the sample comprising the step of observing the test part by the method of claim 5. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 시료의 표면에 상기 2차 정보를 많이 발생하는 재료제(製)의 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 방법.A method of observing a test part of a sample further comprising forming a layer of a material that generates a large amount of said secondary information on the surface of said sample. 표면보다 아래에 있는 구성요소의 관측이 필요한 반도체 소자의 제조방법으로서,A method of manufacturing a semiconductor device requiring observation of a component below the surface, 주사전자선을 시료에 매설된 상기 구성요소에 도달하고, 해당 구성요소에서 반사하여 상기 시료표면에서 탈출하도록 하는 에너지로 상기 구성요소에 조사하는 단계와,Irradiating the component with energy that reaches the component embedded in the sample, reflects from the component, and escapes from the surface of the sample; 상기 주사전자선이 상기 구성요소와 상호 작용해서 생기는 1차 정보가 상기 시료에 있어서 상기 구성요소 이외의 부분과 상호 작용해서 생기는 2차 정보를 주로 사용해서 상기 구성요소를 관찰하는 단계를 구비하는 반도체 소자의 제조방법.A semiconductor device comprising the step of observing the component mainly by using the secondary information generated by the primary information generated when the scanning electron beam interacts with the component, and the part other than the component in the sample. Manufacturing method. 시료의 주사상을 표시하는 장치로서,An apparatus for displaying a scanning image of a sample, 시료에 매설된 테스트파트에 도달하고, 해당 테스트파트에서 반사하여 상기 시료표면에서 탈출하도록 하는 에너지로 상기 테스트파트에 주사전자선을 조사하는 수단과,Means for irradiating a scanning electron beam to the test part with energy to reach a test part embedded in the sample, reflect from the test part, and escape from the surface of the sample; 상기 주사전자선이 상기 시료와 상호 작용해서 생기는 1차 정보가, 상기 시료와 또한 상호 작용한 결과 생기는 2차 정보를 검출하는 수단과,Means for detecting secondary information generated as a result of the primary information generated by the scanning electron beam interacting with the sample; 그 검출된 2차 정보에 의거해서 상기 시료의 상을 형성하고, 표시하는 수단을 구비하는 시료의 주사상을 표시하는 장치.An apparatus for displaying a scanned image of a sample, comprising means for forming and displaying an image of the sample based on the detected secondary information. 시료표면보다 아래에 있는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 장치로서,A device for observing a test part of a sample below the sample surface, 주사전자선을 상기 시료에 매설된 상기 테스트 파트에 도달하고, 해당 테스트 파트에서 반사하여 상기 시료표면에서 탈출하도록 하는 에너지로 상기 테스트 파트에 조사하는 수단과.And means for irradiating the test part with energy to reach the test part embedded in the sample, to reflect from the test part, and to escape from the surface of the sample. 상기 주사전자선이 상기 테스트 파트와 상호 작용해서 생0/기는 1차 정보가 상기 시료에 있어서 상기 테스트 파트 이외의 부분과 상호 작용해서 생기는 2차 정보를 검출하는 수단과,Means for detecting secondary information generated by the scanning electron beam interacting with the test part and the primary information generated by interacting with portions other than the test part in the sample; 그 검출된 2차 정보에 의거해서 상기 시료의 상을 형성하고, 표시하는 수단을 구비하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 장치.An apparatus for observing a test part of a sample provided with means for forming and displaying an image of the sample based on the detected secondary information. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 조사수단은 50KeV 이상의 에너지를 가지는 전자빔으로 상기 테스트 파트를 주사하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 장치.And said irradiating means observes a test part of a sample for scanning said test part with an electron beam having an energy of 50 KeV or more. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 조사수단의 상기 시료에 대향하는 부분이 경원소(輕元素) 재료로 형성되어 있는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 장치.An apparatus for observing a test part of a sample in which a portion of the irradiating means facing the sample is formed of a light element material. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 상기 경원소 재료는 탄소인 시료의 테스트 파트를 관찰하는 장치.And the light element material is carbon. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 상기 조사수단의 상기 시료에 대향하는 부분은 비평탄(非平坦) 형상인 시료의 테스트 파트를 관찰하는 장치.An apparatus for observing a test part of a sample having a non-flat shape in which a portion of the irradiating means facing the sample is non-flat. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 관찰한 시료를 어닐(anneal)하는 수단을 더 구비하는 시료의 테스트 파트를 관찰하는 장치.An apparatus for observing a test part of a sample further comprising means for annealing the observed sample. 시료표면보다 아래에 있고, 그 시료에 의해 둘러싸여 있는 테스트 파트를 관찰하는 장치로서,An apparatus for observing a test part below the sample surface and surrounded by the sample, 그 광로(pass)상에 있는 상기 테스트 파트를 둘러싼 상기 시료를 투과해서, 상기 테스트 파트까지 도달하고, 해당 테스트 파트에서 반사하여, 상기 시료표면에서 탈출하는 에너지를 가진 주사전자선을 상기 테스트 파트를 포함하는 시료의 부분에 조사하는 수단과,The test part includes a scanning electron beam having energy passing through the sample surrounding the test part on the optical path, reaching the test part, reflecting from the test part, and escaping from the sample surface. Means for irradiating a portion of the sample to 상기 주사전자선이 상기 테스트 파트와 상호 작용해서 생기는 1차 정보가 상기 시료에 있어서 상기 테스트 파트 이외의 부분과 상호 작용해서 생기는 2차 정보를 검출하는 수단과,Means for detecting secondary information generated by the scanning electron beam interacting with a portion other than the test part in the sample by the primary information generated by interacting with the test part; 그 검출된 2차 정보에 의거해서 상기 시료의 상을 형성하고, 표시하는 수단을 구비하는 테스트 파트(test part)를 관찰하는 장치.An apparatus for observing a test part comprising means for forming and displaying an image of the sample based on the detected secondary information. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 상기 시료는 상기 2차 정보를 발생하기 쉬운 재료제(製)의 층을 그 표면에 구비하는 것인 시료의 테스트 파트를 관찰하는 장치.An apparatus for observing a test part of a sample in which the sample includes a layer of a material on the surface of which is easy to generate the secondary information. 제 35 항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 2차 정보를 발생하기 쉬운 재료는 2차 전자 방출량이 많은 산화물 또는 형광재료인 시료의 테스트 파트를 관찰하는 장치.A device for observing a test part of a sample, wherein the material likely to generate secondary information is an oxide or fluorescent material having a large amount of secondary electron emission.
KR1019930005917A 1992-04-10 1993-04-08 Method and apparatus for showing scanning image of sample KR100447713B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4089189A JPH05290786A (en) 1992-04-10 1992-04-10 Method and device for displaying image of sample to be scanned and sample to be used therefor
JP92-89189 1992-04-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR930022512A KR930022512A (en) 1993-11-24
KR100447713B1 true KR100447713B1 (en) 2004-11-06

Family

ID=13963780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019930005917A KR100447713B1 (en) 1992-04-10 1993-04-08 Method and apparatus for showing scanning image of sample

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH05290786A (en)
KR (1) KR100447713B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101275943B1 (en) * 2006-04-11 2013-06-14 에프이아이 컴파니 Subsurface Imaging Using an Electron Beam

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5981947A (en) * 1997-02-03 1999-11-09 Nikon Corporation Apparatus for detecting or collecting secondary electrons, charged-particle beam exposure apparatus comprising same, and related methods
JP2000030652A (en) * 1998-07-10 2000-01-28 Hitachi Ltd Observation of sample and device thereof
US6421418B1 (en) * 2000-08-15 2002-07-16 Northrop Grumman Corporation Method and system for detecting hidden edges
JP2002131252A (en) * 2000-10-13 2002-05-09 Applied Materials Inc Method and apparatus for inspecting substrate
JP3893539B2 (en) * 2002-04-23 2007-03-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ Shape measuring method and apparatus
JP2005259396A (en) 2004-03-10 2005-09-22 Hitachi High-Technologies Corp Defective image collection method and its device
JP4695857B2 (en) 2004-08-25 2011-06-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ Semiconductor inspection method and semiconductor inspection apparatus
JP2006234588A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Hitachi High-Technologies Corp Pattern measuring method and pattern measuring device
US7388218B2 (en) * 2005-04-04 2008-06-17 Fei Company Subsurface imaging using an electron beam
JP4181561B2 (en) 2005-05-12 2008-11-19 松下電器産業株式会社 Semiconductor processing method and processing apparatus
JP2008116247A (en) * 2006-11-01 2008-05-22 Topcon Corp Sample analysis device
JP5237728B2 (en) * 2008-08-29 2013-07-17 日本電子株式会社 Particle beam equipment
JP5489488B2 (en) * 2009-02-26 2014-05-14 京セラ株式会社 Ferroelectric sample observation method
JP5904799B2 (en) * 2012-01-13 2016-04-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ Charged particle beam apparatus and sample observation method for observing internal structure of sample
JP6040012B2 (en) * 2012-11-26 2016-12-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ Sample stage, charged particle beam apparatus, and sample observation method
KR102137454B1 (en) 2016-01-29 2020-07-24 주식회사 히타치하이테크 Overlay error measurement device, and computer program
JP6896667B2 (en) 2018-03-14 2021-06-30 株式会社日立ハイテク Charged particle beam device, cross-section shape estimation program
JP7181003B2 (en) * 2018-05-24 2022-11-30 日本電子株式会社 BIOLOGICAL TISSUE IMAGE PROCESSING APPARATUS AND METHOD
JP7181002B2 (en) * 2018-05-24 2022-11-30 日本電子株式会社 BIOLOGICAL TISSUE IMAGE PROCESSING SYSTEM AND MACHINE LEARNING METHOD

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426577A (en) * 1980-02-15 1984-01-17 International Precision Incorporated Electron microscope of scanning type
US4874946A (en) * 1985-04-30 1989-10-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for analyzing the internal chemistry and compositional variations of materials and devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426577A (en) * 1980-02-15 1984-01-17 International Precision Incorporated Electron microscope of scanning type
US4874946A (en) * 1985-04-30 1989-10-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for analyzing the internal chemistry and compositional variations of materials and devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101275943B1 (en) * 2006-04-11 2013-06-14 에프이아이 컴파니 Subsurface Imaging Using an Electron Beam

Also Published As

Publication number Publication date
KR930022512A (en) 1993-11-24
JPH05290786A (en) 1993-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100447713B1 (en) Method and apparatus for showing scanning image of sample
US5594245A (en) Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same
US5969357A (en) Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same
US5412210A (en) Scanning electron microscope and method for production of semiconductor device by using the same
US4860224A (en) Surface analysis spectroscopy apparatus
EP2162733B1 (en) Method for quantitative analysis of a material
TWI484169B (en) Charged particle line device
US7202475B1 (en) Rapid defect composition mapping using multiple X-ray emission perspective detection scheme
US6788760B1 (en) Methods and apparatus for characterizing thin films
US7312446B2 (en) Methods and systems for process monitoring using x-ray emission
JP3292159B2 (en) Film thickness measuring device and film thickness measuring method
US5594246A (en) Method and apparatus for x-ray analyses
JP2002181725A (en) Method for analyzing minute foreign matter, analysis apparatus, method for manufacturing semiconductor device and liquid crystal display device
JP2006119133A (en) Semiconductor device tester
JP2004022318A (en) Transmission electron microscope and sample analysis method
US6787770B2 (en) Method of inspecting holes using charged-particle beam
JPH04305954A (en) Apparatus and method for testing manufacturing process
US7365320B2 (en) Methods and systems for process monitoring using x-ray emission
JP2006138856A (en) Distance measuring method of testpiece
US7186977B2 (en) Method for non-destructive trench depth measurement using electron beam source and X-ray detection
KR100923000B1 (en) Method and apparatus for non-destructive target cleanliness characterization by types of flaws sorted by size and location
JP2013143364A (en) Charged particle beam device for observing internal construction of sample
JP2003303867A (en) Inspection method of contact hole and repair working method of defective contact hole based on the result
JP2000055841A (en) X-ray analysis method
JP4086373B2 (en) Inspection device and recording medium

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20020806

Effective date: 20040503

S901 Examination by remand of revocation
GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080822

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee