KR102374926B1 - 교정용 시료, 그것을 이용한 전자빔 조정 방법 및 전자빔 장치 - Google Patents

교정용 시료, 그것을 이용한 전자빔 조정 방법 및 전자빔 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102374926B1
KR102374926B1 KR1020207002193A KR20207002193A KR102374926B1 KR 102374926 B1 KR102374926 B1 KR 102374926B1 KR 1020207002193 A KR1020207002193 A KR 1020207002193A KR 20207002193 A KR20207002193 A KR 20207002193A KR 102374926 B1 KR102374926 B1 KR 102374926B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
concave structure
electron beam
calibration sample
sample
incident angle
Prior art date
Application number
KR1020207002193A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200019992A (ko
Inventor
야스나리 소다
요시노리 나카야마
가오리 비젠
히로야 오타
유스케 아베
Original Assignee
주식회사 히타치하이테크
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 주식회사 히타치하이테크 filed Critical 주식회사 히타치하이테크
Publication of KR20200019992A publication Critical patent/KR20200019992A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102374926B1 publication Critical patent/KR102374926B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/042—Calibration or calibration artifacts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1472—Deflecting along given lines
    • H01J37/1474—Scanning means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1478—Beam tilting means, i.e. for stereoscopy or for beam channelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
    • H01J2237/1501—Beam alignment means or procedures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/2448—Secondary particle detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2809—Scanning microscopes characterised by the imaging problems involved
    • H01J2237/281—Bottom of trenches or holes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2814—Measurement of surface topography
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/282—Determination of microscope properties
    • H01J2237/2826—Calibration

Abstract

입사각의 고정밀도 계측이 가능한 교정용 시료, 그것을 이용한 전자빔 조정 방법 및 전자빔 장치를 실현한다. 상면을 {110}면으로 하는 실리콘 단결정 기판(201)과, 상면에 개구하고, 제1 방향으로 연장되는 제1 오목 구조(202)와, 상면에 개구하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 오목 구조(203)를 갖고, 제1 오목 구조 및 제2 오목 구조는, 각각 제1 측면 및 제1 측면과 교차하는 제1 저면과 제2 측면 및 제2 측면과 교차하는 제2 저면을 갖고, 제1 측면 및 제2 측면은 {111}면이고, 제1 저면 및 제2 저면은 {110}면과는 다른 결정면인 교정용 시료를 이용해서 전자빔의 조정을 행한다.

Description

교정용 시료, 그것을 이용한 전자빔 조정 방법 및 전자빔 장치
전자빔을 이용해서 관찰·검사·계측을 행하는 전자빔 장치에 관한 것이며, 특히 전자빔의 입사각의 조정에 관한 것이다.
전자빔을 이용해서 시료의 관찰·검사·계측에 이용되는 주사 전자현미경(SEM : Scanning Electron Microscope) 등의 전자빔 장치는, 전자원으로부터 방출된 전자를 가속하고, 정전 렌즈나 전자 렌즈에 의해서 시료 표면 상에 수속시켜서 조사한다. 이것을 1차 전자라 하고 있다. 1차 전자의 입사에 의해서 시료로부터는 2차 전자가 방출된다. 또, 본 명세서에 있어서는, 시료와 1차 전자의 상호 작용에 의해 방출되는 전자를 넓게 2차 전자라 칭하고, 특별히 언급하는 경우를 제외하고, 그 발생 메커니즘 등에 따라서 구별하지 않는다. 즉, 특별히 언급하지 않으면, 2차 전자는, 반사 전자, 후방 산란 전자와 같은 전자에 대해서도 포함하는 광의(廣義)의 2차 전자로서 기술한다. 전자빔(1차 전자)을 편향해서 주사하고, 방출되는 이들 2차 전자를 검출함으로써, 시료 상의 미세 패턴이나 조성 분포의 주사 화상을 얻을 수 있다. 그 외에도, 시료에 흡수되는 전자를 검출함으로써, 흡수 전류상(像)을 형성하는 것도 가능하다.
깊은 홈이나 깊은 구멍에 대해서, 저부의 관찰이나 고정밀도의 패턴 치수 계측을 행하기 위해서는, 전자빔을 깊은 홈이나 깊은 구멍에 대해서 수직으로 입사할 필요가 있다. 이것을 실현하기 위해서는 전자빔의 입사각을 계측할 필요가 있다. 특허문헌 1에서는, 이 때문에, (100)면을 상면으로 하는 단결정 실리콘을 결정이방성 에칭해서 피라미드 형상(사각추(四角錐))의 패턴을 형성한 교정용 샘플을 이용한다. 피라미드 형상의 복수의 에지의 위치를 계측함에 의해, 전자빔의 입사각을 산출한다. 단결정 실리콘의 결정이방성 에칭은 결정면에 상당하는 측면이 이루는 각이 결정되어 있기 때문에, 형상 정밀도가 높고, 그 결과 정밀도가 좋은 입사각의 계측이 가능하게 된다.
일본 특개2007-187538호 공보
Sensors and Actuators 73 (1999) 131-137
피라미드 형상의 패턴에서는 형상의 어스펙트비(상면의 폭에 대한 깊이의 비)가 1 이하로 결정되어 버린다. 이 때문에, 입사각에 대한 화상의 변화를 크게 하기 어렵고, 입사각 계측의 정밀도에 한계가 있다. 본 발명에 있어서는, 입사각의 고정밀도 계측이 가능한 교정용 시료, 그것을 이용한 전자빔 조정 방법 및 전자빔 장치를 실현하는 것이다.
본 발명의 일 태양으로서는, 전자빔 장치의 전자원으로부터 방출되는 1차 전자의 입사각을 계측하기 위한 교정용 시료에 있어서, 상면을 {110}면으로 하는 실리콘 단결정 기판과, 상면에 개구하고, 제1 방향으로 연장되는 제1 오목 구조와, 상면에 개구하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 오목 구조를 갖고, 제1 오목 구조 및 제2 오목 구조는, 각각 제1 측면 및 제1 측면과 교차하는 제1 저면과 제2 측면 및 제2 측면과 교차하는 제2 저면을 갖고, 제1 측면 및 제2 측면은 {111}면이고, 제1 저면 및 제2 저면은 {110}면과는 다른 결정면인 교정용 시료로 한다.
또한, 다른 일 태양으로서는, 교정용 시료를 이용해서, 전자빔 장치의 전자원으로부터 방출되는 1차 전자의 시료에의 입사각을 조정하는 전자빔 조정 방법으로서, 교정용 시료에 있어서, 실리콘 단결정 기판의 {110}면인 상면에 개구하고, 제1 방향으로 연장되고 {111}면을 측면으로 하는 제1 오목 구조는, 개구에 형성되고 제1 방향으로 연장되는 제1 상면 에지 및 제2 상면 에지와, 제1 오목 구조의 저부에 형성되고, 제1 방향으로 연장되는 제1 저면 홈을 갖고 있고, 교정용 시료의 제1 오목 구조를 촬상하고, 제1 오목 구조를 촬상한 화상에 있어서의, 제1 상면 에지와 제2 상면 에지 사이의 중심 위치인 제1 상면 에지 중심 위치 및 제1 저면 홈의 위치를 구하고, 제1 상면 에지 중심 위치와 제1 저면 홈의 위치의 상대 위치 그리고 제1 및 제2 상면 에지와 제1 저면 홈의 고저차로부터 1차 전자의 제1 입사각을 구한다.
그 밖의 과제와 신규의 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
깊은 홈이나 깊은 구멍의 관찰·검사·계측에 필요한 1차 전자의 입사각의 조정을 높은 정밀도로 실시하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 주사 전자현미경의 전체 개략도.
도 2는 전자빔의 입사각을 계측하기 위한 교정용 시료의 조감도.
도 3은 교정용 시료에 형성되는 오목 구조의 단면도.
도 4는 입사각 계측의 플로차트도.
도 5는 입사각 계측의 원리도.
도 6은 복수 방향의 오목 구조를 갖는 교정용 시료의 상면도.
도 7a는 0도 방향 구조체의 화상의 모식도.
도 7b는 사선 방향 구조체의 화상의 모식도.
도 8은 복수 방향의 오목 구조를 이용해서 입사각을 계측하는 플로차트도.
도 9는 입사각 계측의 플로차트도.
도 10a는 상면 에지에 포커스했을 때의 화상의 모식도.
도 10b는 저면 홈에 포커스했을 때의 화상의 모식도.
도 11은 입사각 계측의 플로차트도.
도 12는 배율을 바꿔서 촬영한 두 화상의 모식도.
도 13은 입사각 계측의 플로차트도.
도 14a는 제1 검출기로부터의 화상의 모식도.
도 14b는 제2 검출기로부터의 화상의 모식도.
도 15는 교정용 시료에 형성되는 오목 구조의 단면도.
도 16은 교정용 시료에 형성되는 오목 구조의 단면도.
도 17은 교정용 시료에 형성되는 오목 구조의 단면도.
도 18은 교정용 시료에 형성되는 오목 구조의 상면도.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 여기에서는 주사 전자현미경을 예로 들어서 설명하지만, 주사 전자현미경 이외의 전자빔 장치에도 적용 가능하다.
도 1은, 주사 전자현미경의 전체 개략도이다. 전자총(101)은 전자원(100)과 전자원으로부터 전자를 인출하기 위한 전극 등을 가져서 구성된다. 전자총(101)으로부터 방출되는 전자빔(1차 전자(116))은, 제1 콘덴서 렌즈(103), 제2 콘덴서 렌즈(105), 및 대물 렌즈(113)에 의해, 스테이지(115)에 유지된 시료(114) 상에 수속되어 조사된다. 도면에 나타내는 대물 렌즈에 있어서는, 대물 렌즈 상 자로(磁路)(110)에 부스터 전압 제어부(141)로부터 양전압이 인가되고, 시료(114)에는 시료 전압 제어부(144)로부터 음전압이 인가됨에 의해 정전 렌즈가 형성되어 있기 때문에, 대물 렌즈(113)는 자장 전장 중첩 렌즈로 되어 있다. 또한, 도 1의 대물 렌즈(113)의 개구는 시료측을 향하고 있고, 세미 인 렌즈형이라 불리는 렌즈 구조로 되어 있다. 대물 렌즈 코일(112)에 흐르는 여자(勵磁) 전류는, 대물 렌즈 제어부(142)에 의해 제어되고 있다.
시료(114)로부터 방출되는 2차 전자(117)는, 경통(鏡筒)의 중간부에 있는 제1 검출기(121) 혹은 대물 렌즈 저면에 있는 제2 검출기(122)에 의해 검출된다. 제1 검출기(121)는 제1 검출계 제어부(136)에 의해서, 제2 검출기(122)는 제2 검출계 제어부(138)에 의해서 제어된다.
전자빔(1차 전자(116))을 시료 상의 원하는 관찰 위치에서 주사시키기 위하여, 제1 주사 편향기(106) 및 제2 주사 편향기(108)가 설치되어 있다. 제1 주사 편향기(106) 및 제2 주사 편향기(108)에 의해 전자빔을 2차원으로 주사함에 의해, 시료(114) 표면의 2차원 화상을 얻을 수 있다. 2차원 주사는 일반적으로 횡방향(X 방향)의 라인 주사를, 종방향(Y 방향)으로 라인 주사 개시 위치를 이동하면서 행해진다. 이 2차원 화상의 중심 위치는, 제1 주사 편향기 제어부(137)에 의해서 제어되는 제1 주사 편향기(106)와 제2 주사 편향기 제어부(139)에 의해서 제어되는 제2 주사 편향기(108)에 의해 규정된다. 예를 들면, 실선으로 나타낸 전자빔(116)의 경로(116a)는, 제1 주사 편향기(106) 및 제2 주사 편향기(108)를 동작시키지 않고, 전자총(101)으로부터 스테이지(115)를 향해서 직진하는 경로를 나타내고 있다. 이 경우, 시료 상의 점(114a)을 중심으로 하는 2차원 화상이 형성된다. 한편, 파선으로 나타낸 전자빔(116)의 경로(116b)는, 1차 전자에 대해서 제1 주사 편향기(106) 및 제2 주사 편향기(108)가 서로 역방향의 힘을 가함에 의해, 시료(114) 상에 있어서 경로(116a)와는 다른 위치에 전자빔을 조사하고 있고(이미지 시프트), 이 예에서는, 시료 상의 점(114b)을 중심으로 하는 2차원 화상이 형성된다. 제1 주사 편향기(106) 및 제2 주사 편향기(108)로서는 정전 편향기를 이용할 수 있다. 전자빔을 주사해서 발생한 2차 전자를 제1 검출기(121) 및/또는 제2 검출기(122)에 의해 검출하고, 제어 연산 장치(146)에서 화상화하고, 생성된 2차원 화상은 표시 장치(147)에 표시된다. 또, 2차원 화상의 중심 위치를 정하는 편향기와 전자빔을 2차원으로 주사하는 편향기를 각각 별개의 편향기로서 실장하는 것도 가능하다.
전자총(101)은 전자총 제어부(131)에 의해, 제1 콘덴서 렌즈(103)는 제1 콘덴서 렌즈 제어부(133)에 의해, 제2 콘덴서 렌즈(105)는 제2 콘덴서 렌즈 제어부(135)에 의해, 각각 제어된다. 전자총(101)의 후단(後段)에는 1차 전자(116)의 빔축을 제어하기 위한 제1 얼라이너(102)가 배치되고, 제1 얼라이너 제어부(132)에 의해서 제어된다. 또한, 장치 전체를 제어하는 제어 연산 장치(146)는, 기록 장치(145)에 기억된 제어 데이터 등에 의거해서 각각의 제어부를 통일적으로 제어한다. 또한, 제1 검출기(121)와 제2 검출기(122)에 의해서 검출된 검출 신호는, 기록 장치(145)에 기억하거나, 표시 장치(147)에 표시해서 이용된다. 또한, 입사각 계산부(148)에 있어서 입사각 계측용의 촬상 제어나 취득 화상으로부터의 입사각의 산출을 행한다. 산출한 입사각에 의거해, 시료의 관찰·검사·계측 등을 행할 때에, 전자빔(1차 전자(116))이 시료에 대해서 수직으로 입사되도록, 제어 연산 장치(146)는 제1 주사 편향기(106) 및 제2 주사 편향기(108)의 편향 방향과 편향량을 제어한다. 또, 제어 연산 장치(146)는 일반적인 계산기의 구성으로 실현되고, 입사각 계산부(148)는 제어 연산 장치(146)의 프로세서에 의해 실행되는 프로그램으로서 실장할 수 있다.
전자빔(1차 전자(116))의 입사각을 계측하기 위한 교정용 시료(200)의 조감도를 도 2에 나타낸다. 교정용 시료(200)에는, 실리콘 단결정 기판(201)에는 그 상면에 개구한 오목 구조 A(202) 및 오목 구조 B(203)가 형성되어 있다. 실리콘의 결정면에 따라 에칭 속도가 서로 다른 것은 잘 알려져 있지만, 이 에칭 속도의 차이를 이용하여, 수산화칼륨(KOH) 수용액 등을 이용해서 결정이방성 에칭을 행함으로써 실리콘 단결정 기판에 오목 구조를 형성하는 것이 가능하다(비특허문헌 1). 단결정 기판(201)의 상면은 (110)면이다. 오목 구조 A(202)에 있어서는, 그 측면이 (1-11)면 및 (-11-1)면, 그 저면이 (311)면 및 (13-1)면이다. 또한, 오목 구조 B(203)에 있어서는, 그 측면이 (1-1-1)면 및 (-111)면, 그 저면이 (31-1)면 및 (131)면이다.
오목 구조의 단면을 도 3에 나타낸다. 상면(301), 측면(302a)과 교차하는 저면(303a), 측면(302b)과 교차하는 저면(303b)을 갖는다. 저면(303)은 (110)면이 아닌, 서로 다른 결정면이기 때문에, 저면(303a)과 저면(303b)의 교선(交線)에 의해서 저면 홈(306)이 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서는, 오목 구조의 개구에 형성되는 두 에지, 즉 상면(301)과 측면(302a)의 교선인 상면 에지 A(304), 상면(301)과 측면(302b)의 교선인 상면 에지 B(305), 그들과 평행하는 저면 홈(306)의 화상을 이용해서 전자빔의 입사각을 구한다. 또, 도 3에서는 결정면을 총칭으로 해서 나타내고 있다. 예를 들면, 오목 구조 A(202)의 측면의 결정면인 (1-11)면, (-11-1)면은 방향이 서로 다른 등가인 면(결정면에 있어서의 원자의 나열이 동등한 결정면)이고, 이들을 포괄해서 {111}면으로서 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 오목 구조의 상면을 {110}면, 측면을 {111}면, 저면을 {311}면으로 표기할 수 있다. 오목 구조의 형상은, 결정면에 있어서의 에칭 레이트에 의존한다. 실리콘 단결정을 에칭하는 에칭 레이트에 대하여, 상면 {110}면의 에칭 레이트>저면 {311}면의 에칭 레이트≫측면 {111}면의 에칭 레이트로 되는 에칭 조건으로 함에 의해, 도 2에 나타내는 오목 구조를 갖는 교정용 시료를 작성할 수 있다.
도 4는 전자빔의 입사각을 계측하는 플로차트이다. 또한, 도 5에 입사각 계측의 원리도를 나타낸다. 우선 오목 구조의 위치에 시료 혹은 전자빔을 이동한다(스텝S41). 다음으로, 상면 에지와 저면 홈에서 각각 전자빔의 초점을 맺도록 렌즈 강도를 조정한다. 두 렌즈 강도로부터 상면 에지와 저면 홈의 고저차 ΔH를 구할 수 있다(스텝S42). 다음으로, 초점을 중간의 높이로 설정해서 촬상을 행한다(스텝S43). 이것은, 상면 에지와 저면 홈 사이에 고저차 ΔH가 있기 때문에, 양쪽의 구조에 동시에 완전하게 초점을 맞출 수는 없기 때문에, 양쪽의 구조가 디스플레이(700) 상에서 가능한 한 선명하게 보이는 위치에 초점을 맞춘 것이다. 지금부터 디스플레이(700)의 화상 상에서의 상면 에지 A(504)와 상면 에지 B(505)의 중심 위치(상면 에지 중심 위치(502))와 저면 홈의 위치(503)를 구한다(스텝S44, 45). 또한, 상면 에지 중심 위치(502)와 저면 홈의 위치(503)의 상대 위치(차분 ΔL)를 구한다(스텝S46).
도 5에 나타내는 바와 같이, 전자빔이 입사각 α를 갖고 입사하고 있는 경우에는, 교정용 시료의 구조로서 상면 에지 A(304)와 상면 에지 B(305)의 중심 위치에 있는 저면 홈(306)은, 디스플레이(700)의 화상 상에서는 상면 에지 A(504)와 상면 에지 B(505)의 중심 위치(502)로부터 어긋난 위치에 보인다.
이때, 입사각 α는,
α=arctan(ΔL/ΔH)≒ΔL/ΔH
로 계산된다(스텝S47).
도 2의 교정용 시료(200)의 구조에서는 에칭 시간을 길게 하면 ΔH를 크게 할 수 있으므로, 같은 입사각 α여도 차분 ΔL이 커진다. 따라서, 입사각 계측의 감도, 결과적으로 계측 정밀도가 향상하게 된다. 이것은 교정용 시료(200)가 상면에 대해서 수직인 측면을 갖는 것에 의한 이점이다. 종래의 피라미드 구조에서는 ΔH에 상당하는 양을 크게 하기 위해서는 전체의 사이즈를 크게 해야만 한다.
또한, 교정용 시료(200)에는 대략 70도 방향의 서로 다른 오목 구조 A(202)와 오목 구조 B(203)가 형성되어 있다. 2방향으로부터 입사각을 계측함에 의해, 시료면에 대해서 전자빔이 어떻게 틸트되어 있었다고 해도 입사각을 산출할 수 있다. 교정용 시료(200)의 오목 구조는 모두 결정면 방위에 의존하는 결정이방성 에칭으로 형성하기 때문에, 두 오목 구조 A(202)와 오목 구조 B(203)의 홈끼리가 이루는 각도 θ는,
θ=arccos(1/3)≒70.53° 혹은,
θ=180°-arccos(1/3)≒109.47°
로 된다.
복수 방향의 오목 구조를 복수 갖는 교정용 시료(600)의 상면도를 도 6에 나타낸다. 도 6의 예에서는, 0도 방향 오목 구조(601)의 장변 방향이 Y축 방향으로 연장되도록 형성되고, 0도 방향 오목 구조(601)와는 연장 방향이 다른 사선 방향 오목 구조(602)가 인접해서 배치되어 있다. 사선 방향 오목 구조(602a)는, 0도 방향 오목 구조(601b)에 대해서 약 110°를 이루어서 형성되어 있다. 마찬가지로, 사선 방향 오목 구조(602c)는, 0도 방향 오목 구조(601b)에 대해서 약 70°를 이루어서 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 이들 구조는 결정이방성 에칭에 의해 형성하기 때문에, 0도 방향 오목 구조(601)와 사선 방향 오목 구조(602)가 이루는 각은 어느 오목 구조를 취해도 높은 정밀도로 일치하고 있다.
교정용 시료(600)의 0도 방향 오목 구조(601)와 사선 방향 오목 구조(602)의 화상의 모식도를 각각 도 7a와 도 7b에 나타낸다. 도 7a 및 도 7b는, 오목 구조의 전자빔의 라인 주사 방향을 같은 X 방향으로 한 경우의 화상을 나타내고 있다. 이 때문에, 도 7b에 있어서의 상면 에지(704, 705), 저면 홈 위치(703)는, 도 7a에 있어서의 상면 에지(504, 505), 저면 홈 위치(503)에 대해서 회전하고 있다. 이것에 대해서, 오목 구조를 주사할 때에 그 연장 방향에 따라서 주사 방향을 서로 다른 것으로 하는 것도 유효하다. 주사 전자현미경에서는, 횡방향의 라인 주사의 정밀도에 비해서, 종방향의 라인 이송의 정밀도가 떨어지는 경우가 있다. 이 때문에, 홈의 장변 방향에 대해서 직교하는 방향으로 라인 주사 방향을 일치시킴으로써 각각의 방향의 입사각 계측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 사선 방향 오목 구조(602)에 대해서 입사각 계측을 행할 경우에, 0도 방향 오목 구조(601)의 경우로부터 70도 라인 주사 방향을 회전시키고, 라인 주사 방향이 오목 구조의 연장 방향과 직교하도록 화상을 취득하면 된다. 이 경우에 취득되는 화상은 오목 구조의 방향에 관계없이, 도 7a와 같이 된다.
2방향의 오목 구조를 갖는 교정용 시료로부터 전자빔의 입사각을 산출하는 플로차트를 도 8에 나타낸다. 기본적으로는 각각의 방향에서 입사각을 구하고, 그 결과로부터 벡터 연산에 의해 직교하는 2방향의 입사각을 산출하는 것이다. 스텝S81∼S83 및 스텝S84∼S86은 각각의 방향의 오목 구조에 대해서 도 4에 나타낸 스텝S41∼S43을 실행하는 것에 상당한다. 스텝S87에 있어서 2방향의 오목 구조에 대해서 도 4에 나타낸 스텝S44∼S47을 실행한다. 이것에 의해, 0도 방향 오목 구조(601)에서 측정한 입사 각도가 αA°, 사선 방향 오목 구조(602)에서 측정한 입사 각도가 αB°, 0도 방향 오목 구조(601)와 사선 방향 오목 구조(602)가 대략 70도의 각도를 갖는다고 하면, 직교 좌표계로 환산한 입사각 αX°와 αY°는, (식 1)에 의해 산출할 수 있다(스텝S88).
[식 1]
Figure 112020007384299-pct00001
또, 도 8의 플로차트에서는 방향이 서로 다른 오목 구조에 대하여 개별적으로 촬상을 행하고 있지만, 배율을 조정함으로써 1회의 촬영으로 2방향의 오목 구조를 촬상하고, 각각에 대하여 입사각을 산출해도 상관없다.
이와 같이 산출한 입사각에 의거해, 시료에 대해서 1차 전자(116)가 수직으로 입사하도록 제1 주사 편향기(106)와 제2 주사 편향기(108)를 연동해서 제어한다. 전자빔의 입사각(틸트각)은 2단의 편향기의 강도비 ΔG와 편향 방향의 상대 각도 ΔR에 의해 제어할 수 있다. 직교 좌표계로 환산한 입사각 αX°와 αY°에 대해서, 미리 구해 둔 환산 행렬을 이용해서 조정해야 할 강도비 ΔG의 양과 상대 각도 ΔR의 양을 구할 수 있다((식 2) 참조). 제어 연산 장치(146)는, 구한 강도비 ΔG의 양과 상대 각도 ΔR의 양에 의거해, 제1 주사 편향기 제어부(137) 및 제2 주사 편향기 제어부(139)를 연동해서 제어한다.
[식 2]
Figure 112020007384299-pct00002
도 4에 나타낸 입사각 계측의 플로차트에서는 초점 위치를 오목 구조의 중간의 높이로 설정해서 촬영한 예를 나타냈지만, 그 변형예를 도 9 및 도 10a, b를 이용해서 설명한다. 본 변형예에서는 초점 위치(포커스)가 서로 다른 복수의 화상을 이용한다. 본 변형예에 있어서의 플로차트를 도 9에 나타낸다. 또한, 도 10a에 상면 에지에 초점을 맞췄을 때의 화상의 모식도를, 도 10b에 저면 홈에 초점을 맞췄을 때의 화상의 모식도를 나타낸다. 본 실시예의 오목 구조는 깊이가 있기 때문에, 상면 에지(1004a(1005a))에 초점 위치를 맞추면 저면 홈(1003a)이, 저면 홈(1003b)에 초점을 맞추면 상면 에지(1004b(1005b))가 블러링되어 버린다. 그 때문에, 본 변형예에서는 복수의 초점 위치에서의 화상을 이용한다. 오목 구조 위치에 이동한(스텝S91) 후에, 상면과 저면을 각각 초점 위치로 해서 촬상을 행하고(스텝S92, S93), 상면 포커스의 화상으로부터 상면 에지 중심 위치를 산출하고(스텝S94), 저면 포커스의 화상으로부터 저면 홈 위치를 산출한다(스텝S95). 여기에서 초점이 서로 다른 취득 화상의 중심 위치는 전자빔의 궤도 조정에 의존해서 시프트할 가능성이 있다. 따라서 미리 화상 위치의 시프트량과 초점 위치의 관계를 조사해 두거나, 취득한 복수 화상의 상관을 최대로 하도록 위치 매칭을 행함으로써 상면 에지 중심 위치와 저면 홈 위치의 상대 위치를 보정할 필요가 있다(스텝S96). 마지막으로 보정한 상대 위치를 기초로 하여 입사각을 산출한다(스텝S97). 이것에 의해 계측재현성의 향상을 도모할 수 있다. 피라미드 패턴의 경우, 시료 높이가 연속적으로 변화하는 홈을 이용하고 있기 때문에, 복수 초점 위치에서의 화상을 이용해서 계측하는 것은 곤란하고, 본 실시예의 오목 구조의 큰 이점으로 생각할 수 있다.
또, 초점 위치를 바꿔서 촬영하는 화상의 수는 둘로 한정하지 않으며, 상면과 저면 사이에 초점 위치가 있는 화상을 추가해서 취득해도 상관없다. 상(像) 시프트량은 초점 위치와 선형 관계가 있으므로 상대 위치 보정에 유용하다.
도 4에 나타낸 입사각 계측의 플로차트의 또 다른 변형예를 도 11 및 도 12를 이용해서 설명한다. 본 변형예에서는 서로 다른 배율로 취득한 복수의 화상을 이용한다. 본 실시예의 오목 구조는 깊이가 있기 때문에, 상면과 비교해서 저면으로부터의 신호량이 적다. 그 때문에 저면 홈 위치의 계측 성능이 열화(劣化)하는 경향이 있다. 그 때문에, 본 변형예에서는 저면 홈의 고배율 화상을 취득한다. 오목 구조 위치에 이동한(스텝S151) 후에, 도 12의 (A)에 나타내는 상면 에지를 포함하는 저배율상을 취득하고(스텝S152), 다음으로 도 12의 (B)에 나타내는 상면 에지를 포함하지 않는 고배율상을 취득한다(스텝S153). 각각의 화상으로부터 상면 에지 중심과 저면 홈 위치를 산출하고(스텝S154, S155), 최종적으로 입사각을 계산한다(스텝S156, S157). 고배율상에서는 화소 사이즈가 작아지기 때문에 분해능과 SN의 관점에서 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 4에 나타낸 입사각 계측의 플로차트의 또 다른 변형예를 도 13 및 도 14a, b를 이용해서 설명한다. 본 변형예에서는 서로 다른 방출 각도 영역 혹은 에너지 영역 신호에 의한 복수의 화상을 이용한다. 본 실시예의 오목 구조는 깊이가 있기 때문에, 상면 에지와 저면 홈에서는 시료로부터 방출되는 2차 전자의 에너지나 각도 분포가 서로 다르다. 상면과 저면의 각각에 콘트라스트가 높은 전자를 이용해서 화상을 형성함으로써 SN이 향상하여 계측 정밀도가 향상한다. 도 13의 플로차트에 나타내는 바와 같이, 오목 구조 위치에 이동한(스텝S161) 후에, 오목 구조를 촬상하지만(스텝S162), 상면 에지는 제1 검출기로부터의 화상에 의해 검출하고(스텝S163), 저면 홈에서는 제2 검출기로부터의 화상에 의해 검출하는(스텝S164) 것이 유효하다.
1차 전자가 시료에 조사됨에 의해, 에너지가 서로 다른 전자가 방출된다. 도 1에 나타내는 주사 전자현미경에 있어서는, 2차 전자(여기에서는 협의(狹義)의 2차 전자를 가리키고, 시료에 입사한 전자가 비탄성 산란함에 의해 시료 내의 전자가 여기(勵起)되어 방출된 것을 말하며, 그 에너지는 일반적으로 50eV 이하로서 정의된다)는 대물 렌즈 상 자로(110)에 인가되는 부스터 전압에 의해 가속됨에 의해 주로 제1 검출기(121)에 의해 검출된다. 또한, 비교적 에너지가 높은 반사 전자(또는 후방 산란 전자, 시료에 입사한 전자가 시료 중에 있어서 산란하는 과정에서 시료 표면으로부터 재방출된 것)는 주로 제2 검출기(122)에 의해 검출된다. 2차 전자(협의)의 방출량은 각도의존성이 크기 때문에, 시료의 에지가 나오기 쉬운 것에 반하여, 반사 전자, 후방 산란 전자는 산란이 크고, 시료의 에지가 블러링되기 쉽다. 한편, 2차 전자(협의)는 에너지가 낮기 때문에 깊은 홈 저면으로부터의 방출량이 낮고, 반사 전자, 후방 산란 전자는 에너지가 높기 때문에 깊은 홈 저면으로부터의 반사 전자, 후방 산란 전자도 제2 검출기(122)에 의해 검출된다.
이 때문에, 도 14a에 나타내는 제1 검출기로부터의 화상에서는 상면 에지상(1404a, 1405a)은 관측되는 한편, 저면 홈은 관측되지 않는다. 한편, 도 14b에 나타내는 제2 검출기로부터의 화상에서는 저면 홈(1403)이 강조되어 관측된다. 각각의 화상으로부터 상면 에지 중심 위치와 저면 홈 위치를 산출하고(스텝S163, S164), 최종적으로 입사각을 계산한다(스텝S165, S166).
또한, 이하에 입사각 계측을 위한 교정용 시료의 변형예에 대하여 설명한다. 교정용 시료의 제1 변형예에서는, 도 15의 단면도에 나타내는 오목 구조를 갖는 교정용 시료를 이용한다. 이 교정용 시료는 실리콘 기판의 구조체에 HfO2(하프늄옥사이드)(1501)의 박막을 ALD(Atomic Layer Deposition) 성막법에 의해 적층한 것이다. ALD 성막법에서는 오목 구조 형상을 유지한 채로 균일한 막두께의 적층이 가능하기 때문에, 본 실시예의 교정용 시료와 같은 오목 구조에의 성막 방법으로서 특히 유효하다. 오목 구조에 중원소를 포함하는 표면막을 형성함에 의해, 오목 구조로부터의 2차 전자의 발생 효율을 향상시킬 수 있기 때문에, SN 향상에 의한 계측 정밀도가 향상한다. 적층하는 재료로서는, 원자 번호가 큰 것이 좋으며, 예를 들면, Ta2O5, La2O3 등이어도 된다.
교정용 시료의 제2 변형예에서는, 도 16의 단면도에 나타내는 오목 구조를 갖는 교정용 시료를 이용한다. 이 교정용 시료의 오목 구조에서는 상면(301)에 대해서 기울기가 있는 저면(303)에 더하여, 상면(301)과 평행한 저면(1603)을 갖고 있다. 즉, 저면(303)이 {311}면인 것에 대하여, 저면(1603)은 상면과 같은 {110}면이다. 이것에 의해, 저면(303a)과 저면(1603)의 교선에 저면 홈(1601)이 형성되고, 저면(303b)과 저면(1603)의 교선에 저면 홈(1602)이 형성된다. 이것은 실리콘 기판(201)의 에칭 조건을 바꿈에 의해 실현할 수 있다. 본 변형예에서는 2개의 상면 에지(304, 305)와 2개의 저면 홈(1601, 1602)을 이용해서 틸트각을 산출하게 된다. 구체적으로는 2개의 상면 에지 위치의 중심 위치와 2개의 저면 홈 위치의 중심 위치의 상대 거리(이 상대 거리를 도 5에 있어서의 ΔL로 한다)를 이용해서 입사 각도를 산출한다. 이 교정용 시료의 구조에서는 저면 홈이 2개로 됨으로써 신호량이 증가하고, 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다.
교정용 시료의 제3 변형예에서는, 도 17의 단면도에 나타내는 2종의 오목 구조를 갖는 교정용 시료를 이용한다. 구체적으로는, 오목 구조 C(1701)에 대해서, 보다 얕은 오목 구조 D(1702)를 갖고 있다. 예를 들면, 오목 구조 C(1701)는 오목 구조 A(202)와 같은 깊이로 하고, 오목 구조 D(1702)는 보다 얕은 구조로 한다. 주사 전자현미경에서는 1차 전자의 가속량을 조정할 수 있고, 시료에 대해서 고가속 모드(예를 들면, 45kV) 또는 저가속 모드(예를 들면 1kV)로 입사시킬 수 있다. 저가속 모드에서는, 고가속 모드보다도 관찰 시료의 데미지를 경감할 수 있다. 그러나, 저가속의 1kV 전자의 경우는 시료의 깊은 곳으로부터 2차 전자가 탈출할 수 없으므로, 깊은 홈으로부터는 2차 전자의 검출량은 저하한다. 본 변형예는, 신호 검출의 관점에서 오목 구조의 깊이를 구분해서 사용하는 것을 가능하게 하는 것이다. 이 때문에, 도 17의 교정용 시료에서는 고가속 모드용의 오목 구조 C(1701)와 함께, 저가속 모드용의 오목 구조 D(1702)가 실리콘 기판(1700) 상에 형성되어 있다. 깊이가 서로 다른 오목 구조는 각각 결정이방성 에칭의 시간을 제어함으로써 형성할 수 있다. 이 때문에, 각 오목 구조의 깊이는 도 4의 플로차트에 있어서 설명한 바와 같이 전자빔의 초점 위치를 기초로 해서 계측해도 되지만, 미리 에칭 시간과 깊이의 관계를 구해 두고, 에칭 시간을 기초로 해서 추정해도 된다. 이 교정용 시료에서는 깊이가 서로 다른 오목 구조를 가짐으로써, 전자빔의 가속량에 관계없이, 입사각의 계측이 가능하다. 또, 도 17에서는 연장 방향이 같은 2종류의 오목 구조만 나타내고 있지만, 각각에 대응해서 연장 방향이 서로 다른 오목 구조를 설치한다. 즉, 오목 구조 C(1701)와 같은 깊이를 갖고, 약 70°(또는 약 110°)의 관계에서 그 연장 방향이 교차하는 오목 구조, 마찬가지로 오목 구조 D(1702)와 같은 깊이를 갖고, 약 70°(또는 약 110°)의 관계에서 그 연장 방향이 교차하는 오목 구조가 설치된다.
교정용 시료의 제4 변형예에서는, 도 18의 상면도에 나타내는 두 오목 구조가 교차하는 교정용 시료를 이용한다. 도 18의 패턴은 도 6에 나타낸 0도 방향 오목 구조와 사선 방향 오목 구조의 2방향의 라인을 교차시킨 것이다. 이 때문에, 동일 시야에서의 2방향의 계측이 보다 하기 쉬워진다. 또한, 두 라인의 교차점에는 도 6에는 존재하지 않는 방향의 봉우리(1803)가 형성되어 있으므로, 이 봉(1803)을 입사각 계측에 활용해도 된다.
또, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 본 실시예의 교정용 시료에서는, 상면을 {110}면, 측면을 {111}면, 저면을 {311}면으로 하는 오목 구조를 개시했지만, 전술한 바와 같은 에칭 레이트의 관계를 충족시키는 한에 있어서, 저면으로서 다른 결정면도 취할 수 있다. 지수의 적어도 하나의 절대값이 2 이상으로 되는 결정면, 예를 들면 {211}면으로 할 가능성도 있다. 또한, 실시예는 본 발명을 알기 쉽게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예의 일부를 다른 구성으로 치환하거나, 삭제하거나, 추가하는 것도 가능하다. 또한, 복수의 변형예에 대하여 설명했지만, 복수의 변형예의 구성을 조합해서 사용하는 것도 가능한 것이다.
100 : 전자원 101 : 전자총
102 : 제1 얼라이너 103 : 제1 콘덴서 렌즈
105 : 제2 콘덴서 렌즈 106 : 제1 주사 편향기
108 : 제2 주사 편향기 113 : 대물 렌즈
114 : 시료 115 : 스테이지
116 : 1차 전자 117 : 2차 전자
121 : 제1 검출기 122 : 제2 검출기
131 : 전자총 제어부 132 : 제1 얼라이너 제어부
133 : 제1 콘덴서 렌즈 제어부 135 : 제2 콘덴서 렌즈 제어부
136 : 제1 검출계 제어부 137 : 제1 주사 편향기 제어부
138 : 제2 검출계 제어부 139 : 제2 주사 편향기 제어부
141 : 부스터 전압 제어부 142 : 대물 렌즈 제어부
144 : 시료 전압 제어부 145 : 기록 장치
146 : 제어 연산 장치 147 : 표시 장치
148 : 입사각 계산부 200 : 교정용 시료
201 : 실리콘 기판 202 : 오목 구조 A
203 : 오목 구조 B 301 : 상면
302 : 측면 303 : 저면
304 : 상면 에지 A 305 : 상면 에지 B
306 : 저면 홈 501 : 전자빔
502 : 상면 에지 중심 위치 503 : 저면 홈 위치
601 : 0도 방향 오목 구조 602 : 사선 방향 오목 구조
1501 : HfO2 박막 1700 : 실리콘 기판
1701 : 오목 구조 C 1702 : 오목 구조 D

Claims (15)

  1. 전자빔 장치의 전자원으로부터 방출되는 1차 전자의 입사각을 계측하기 위한 교정용 시료로서,
    상면을 {110}면으로 하는 실리콘 단결정 기판과,
    상기 상면에 개구하고, 제1 방향으로 연장되는 제1 오목 구조와,
    상기 상면에 개구하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제2 오목 구조를 갖고,
    상기 제1 오목 구조 및 상기 제2 오목 구조는, 각각 제1 측면 및 상기 제1 측면과 교차하는 제1 저면(底面)과 제2 측면 및 상기 제2 측면과 교차하는 제2 저면을 갖고,
    상기 제1 측면 및 상기 제2 측면은 {111}면이고,
    상기 제1 저면 및 상기 제2 저면은 {110}면과는 다른 결정면인 교정용 시료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 저면 및 상기 제2 저면은 {311}면인 교정용 시료.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 저면과 상기 제2 저면의 교선(交線)에 저면 홈이 형성되어 있는 교정용 시료.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 오목 구조 및 상기 제2 오목 구조는, {110}면인 제3 저면을 더 갖고, 상기 제1 저면과 상기 제3 저면의 교선에 의해서 제1 저면 홈이 형성되어 있고, 상기 제2 저면과 상기 제3 저면의 교선에 의해서 제2 저면 홈이 형성되어 있는 교정용 시료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상면, 상기 제1 오목 구조 및 상기 제2 오목 구조에 표면막이 형성되어 있고,
    상기 표면막에는, HfO2, Ta2O5, La2O3의 적어도 어느 하나를 포함하는 교정용 시료.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상면에 개구하고, 상기 제1 방향으로 연장되는 제3 오목 구조와,
    상기 상면에 개구하고, 상기 제2 방향으로 연장되는 제4 오목 구조를 갖고,
    상기 제3 오목 구조 및 상기 제4 오목 구조는, 각각 상기 제1 측면 및 상기 제1 저면과 상기 제2 측면 및 상기 제2 저면을 갖고,
    상기 제1 오목 구조와 상기 제2 오목 구조는 제1 깊이를 갖고, 상기 제3 오목 구조와 상기 제4 오목 구조는 상기 제1 깊이보다도 얕은 제2 깊이를 갖는 교정용 시료.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 오목 구조와 상기 제2 오목 구조가 교차하는 교정용 시료.
  8. 교정용 시료를 이용해서, 전자빔 장치의 전자원으로부터 방출되는 1차 전자의 시료에의 입사각을 조정하는 전자빔 조정 방법으로서,
    상기 교정용 시료에 있어서, 실리콘 단결정 기판의 {110}면인 상면에 개구하고, 제1 방향으로 연장되고 {111}면을 측면으로 하는 제1 오목 구조는, 상기 개구에 형성되고 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 상면 에지 및 제2 상면 에지와, 상기 제1 오목 구조의 저부에 형성되고 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 저면 홈을 갖고 있고,
    상기 교정용 시료의 상기 제1 오목 구조를 촬상하고,
    상기 제1 오목 구조를 촬상한 화상에 있어서의, 상기 제1 상면 에지와 상기 제2 상면 에지 사이의 중심 위치인 제1 상면 에지 중심 위치 및 상기 제1 저면 홈의 위치를 구하고,
    상기 제1 상면 에지 중심 위치와 상기 제1 저면 홈의 위치의 상대 위치 그리고 상기 제1 및 상기 제2 상면 에지와 상기 제1 저면 홈의 고저차로부터 상기 1차 전자의 제1 입사각을 구하는 전자빔 조정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 교정용 시료에 있어서, 상기 실리콘 단결정 기판의 상기 상면에 개구하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고 {111}면을 측면으로 하는 제2 오목 구조는, 상기 개구에 형성되고 상기 제2 방향으로 연장되는 제3 상면 에지 및 제4 상면 에지와, 상기 제2 오목 구조의 저부에 형성되고 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 저면 홈을 갖고 있고,
    상기 교정용 시료의 상기 제2 오목 구조를 촬상하고,
    상기 제2 오목 구조를 촬상한 화상에 있어서의, 상기 제3 상면 에지와 상기 제4 상면 에지 사이의 중심 위치인 제2 상면 에지 중심 위치 및 상기 제2 저면 홈의 위치를 구하고,
    상기 제2 상면 에지 중심 위치와 상기 제2 저면 홈의 위치의 상대 위치 그리고 상기 제3 및 상기 제4 상면 에지와 상기 제2 저면 홈의 고저차로부터 상기 1차 전자의 제2 입사각을 구하고,
    상기 제1 입사각 및 상기 제2 입사각으로부터 직교하는 2방향의 입사각을 산출하는 전자빔 조정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전자빔 장치는 상기 1차 전자를 편향하는 제1 편향기 및 제2 편향기를 갖고,
    상기 직교하는 2방향의 입사각으로부터, 상기 제1 편향기 및 상기 제2 편향기의 강도비와 상대 각도를 구하고,
    구한 상기 강도비와 상기 상대 각도에 의거하여 상기 제1 편향기 및 상기 제2 편향기를 제어해서 상기 1차 전자의 시료에의 입사각을 조정하는 전자빔 조정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    라인 주사 방향을 상기 제1 방향과 직교시키고 상기 교정용 시료의 상기 제1 오목 구조를 촬상하고,
    상기 라인 주사 방향을 상기 제2 방향과 직교시키고 상기 교정용 시료의 상기 제2 오목 구조를 촬상하는 전자빔 조정 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 교정용 시료의 상기 제1 오목 구조 또는 상기 제2 오목 구조를 촬상할 때에, 상기 상면 에지에 초점 위치를 갖는 상면 포커스 화상과 상기 저면 홈에 초점 위치를 갖는 저면 포커스 화상을 촬상하고,
    상기 상면 포커스 화상으로부터 상기 상면 에지 중심 위치를 구하고,
    상기 저면 포커스 화상으로부터 상기 저면 홈의 위치를 구하고,
    상기 초점 위치에 기인하는 화상 위치의 시프트량을 보정한 상기 상면 에지 중심 위치와 상기 저면 홈의 위치의 상대 위치 그리고 상기 상면 에지와 상기 저면 홈의 고저차로부터 상기 1차 전자의 입사각을 구하는 전자빔 조정 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 교정용 시료는 깊이가 서로 다른 오목 구조를 갖고,
    상기 1차 전자의 가속량에 따라서 전자빔의 조정에 사용하는 오목 구조를 구분해서 사용하는 전자빔 조정 방법.
  14. 1차 전자를 방출하는 전자원과,
    시료를 재치(載置)하는 스테이지와,
    상기 1차 전자를 상기 시료 상에 수속시키기 위한 복수의 렌즈와,
    상기 1차 전자의 주사 위치를 제어하는 제1 편향기 및 제2 편향기와,
    상기 제1 편향기를 제어하는 제1 편향기 제어부와,
    상기 제2 편향기를 제어하는 제2 편향기 제어부와,
    상기 1차 전자가 상기 시료에 조사되어 발생한 2차 전자를 검출하는 검출기와,
    상기 1차 전자가 상기 시료 상에 조사되는 입사각을 계산하는 입사각 계산부를 갖는 제어 연산 장치를 갖고,
    상기 제어 연산 장치는, 상기 스테이지에 재치된 교정용 시료 상에서 상기 1차 전자를 2차원으로 주사해서 발생한 2차 전자를 상기 검출기에 의해 검출해서 화상화하고,
    상기 입사각 계산부는, 상기 교정용 시료의 화상에 있어서의 상기 교정용 시료의 2방향의 오목 구조로부터 각각 상기 1차 전자가 상기 교정용 시료 상에 조사되는 입사각을 구하고, 직교 좌표계의 입사각으로 변환하고,
    상기 교정용 시료의 상기 2방향의 오목 구조는, 실리콘 단결정 기판의 {110}면인 상면에 개구하고, 제1 방향으로 연장되고 {111}면을 측면으로 하는 제1 오목 구조와, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고 {111}면을 측면으로 하는 제2 오목 구조이고,
    상기 제1 오목 구조 및 상기 제2 오목 구조는, 각각 제1 측면 및 상기 제1 측면과 교차하는 제1 저면과 제2 측면 및 상기 제2 측면과 교차하는 제2 저면을 갖고, 상기 제1 저면 및 상기 제2 저면은 {110}면과는 다른 결정면인 전자빔 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어 연산 장치는, 상기 직교 좌표계의 입사각으로부터 상기 제1 편향기 및 상기 제2 편향기의 강도비와 상대 각도를 구하고, 상기 강도비와 상기 상대 각도에 의거하여 상기 제1 편향기 제어부 및 상기 제2 편향기 제어부를 연동해서 제어하는 전자빔 장치.
KR1020207002193A 2017-08-25 2017-08-25 교정용 시료, 그것을 이용한 전자빔 조정 방법 및 전자빔 장치 KR102374926B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/030563 WO2019038917A1 (ja) 2017-08-25 2017-08-25 較正用試料、それを用いた電子ビーム調整方法及び電子ビーム装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200019992A KR20200019992A (ko) 2020-02-25
KR102374926B1 true KR102374926B1 (ko) 2022-03-16

Family

ID=65438590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207002193A KR102374926B1 (ko) 2017-08-25 2017-08-25 교정용 시료, 그것을 이용한 전자빔 조정 방법 및 전자빔 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11435178B2 (ko)
KR (1) KR102374926B1 (ko)
WO (1) WO2019038917A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11435178B2 (en) * 2017-08-25 2022-09-06 Hitachi High-Tech Corporation Calibration sample, electron beam adjustment method and electron beam apparatus using same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005183369A (ja) * 2003-11-25 2005-07-07 Hitachi High-Technologies Corp 試料の観察方法及びその装置
JP2012234754A (ja) * 2011-05-09 2012-11-29 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3572030D1 (en) * 1985-03-07 1989-09-07 Ibm Scanning tunneling microscope
JPH06224108A (ja) * 1993-01-26 1994-08-12 Fujitsu Ltd 電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法
US7164128B2 (en) * 2003-11-25 2007-01-16 Hitachi High-Technologies Corporation Method and apparatus for observing a specimen
US6881967B1 (en) * 2004-01-22 2005-04-19 Axcelis Technologies, Inc. Method of correction for wafer crystal cut error in semiconductor processing
JP4310250B2 (ja) * 2004-08-30 2009-08-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線調整方法及び荷電粒子線装置
EP2270834B9 (en) * 2005-09-06 2013-07-10 Carl Zeiss SMT GmbH Particle-optical component
JP2007187538A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置及びそれを用いた画像取得方法
US8153513B2 (en) * 2006-07-25 2012-04-10 Silicon Genesis Corporation Method and system for continuous large-area scanning implantation process
US20080128641A1 (en) * 2006-11-08 2008-06-05 Silicon Genesis Corporation Apparatus and method for introducing particles using a radio frequency quadrupole linear accelerator for semiconductor materials
US20080188011A1 (en) * 2007-01-26 2008-08-07 Silicon Genesis Corporation Apparatus and method of temperature conrol during cleaving processes of thick film materials
JP5813468B2 (ja) * 2011-11-08 2015-11-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置、及び荷電粒子線のランディング角度の計測補正方法
US9208986B2 (en) * 2012-11-08 2015-12-08 General Electric Company Systems and methods for monitoring and controlling an electron beam
US9679743B2 (en) * 2015-02-23 2017-06-13 Hitachi High-Tech Science Corporation Sample processing evaluation apparatus
US11435178B2 (en) * 2017-08-25 2022-09-06 Hitachi High-Tech Corporation Calibration sample, electron beam adjustment method and electron beam apparatus using same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005183369A (ja) * 2003-11-25 2005-07-07 Hitachi High-Technologies Corp 試料の観察方法及びその装置
JP2012234754A (ja) * 2011-05-09 2012-11-29 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11435178B2 (en) 2022-09-06
WO2019038917A1 (ja) 2019-02-28
KR20200019992A (ko) 2020-02-25
US20210131801A1 (en) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109765254B (zh) 图案测量装置以及测量方法
JP5525528B2 (ja) パターン評価方法、その装置、及び電子線装置
EP1238405B1 (en) Method and system for the examination of specimen using a charged particle beam
JP5302595B2 (ja) 傾斜観察方法および観察装置
US8604431B2 (en) Pattern-height measuring apparatus and pattern-height measuring method
KR101470270B1 (ko) 하전 입자선 장치
JP5309552B2 (ja) 電子線トモグラフィ法及び電子線トモグラフィ装置
KR102262435B1 (ko) 하전 입자선 장치 및 시료의 두께 측정법
WO2015050201A1 (ja) 荷電粒子線の傾斜補正方法および荷電粒子線装置
US20170323763A1 (en) Charged Particle Beam Device
US8227752B1 (en) Method of operating a scanning electron microscope
US6653631B2 (en) Apparatus and method for defect detection using charged particle beam
JP2008084643A (ja) 電子顕微鏡及び立体観察方法
KR102164232B1 (ko) 하전 입자선 장치
KR102374926B1 (ko) 교정용 시료, 그것을 이용한 전자빔 조정 방법 및 전자빔 장치
TWI785582B (zh) 用於在帶電粒子束檢測系統中增強檢測影像之方法、影像增強裝置及其相關非暫時性電腦可讀媒體
US10319560B2 (en) Method of determining crystallographic properties of a sample and electron beam microscope for performing the method
US20050116164A1 (en) Method and system for the examination of specimen
US10665420B2 (en) Charged particle beam apparatus
US9269533B2 (en) Analysis apparatus and analysis method
JP6043528B2 (ja) パターン測定装置
US11694322B2 (en) Method and system for imaging three-dimensional feature
US11532454B2 (en) Imaging method and imaging system
JP2010244740A (ja) レビュー装置、及びレビュー方法
JP5500868B2 (ja) 走査電子顕微鏡、および走査電子顕微鏡における像表示方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right