KR20020032283A - Method of capturing scanning electron microscopic images and apparatus of scanning electron microscope used in the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of attaining a scanning electron microscope picture is provided to restrain a pattern shift and to easily adjust the focus by deliberately supplying electric charges on a surface of a sample. CONSTITUTION: Electric charges are implanted on a sample(100) made of a substrate(110) and a chrome pattern(150) by an electric charge generator(500) such as an ionizer. An electron beam column part(300) scans the resultant structure by a first electron beam in order to extract second electrons. The emitted second electrons are captured by a second electron detection part(410). Then, the captured second electrons are transformed to signals by an amplifier(430) and a filter part(450). A picture of the surface of the sample(100) is formed by a picture display part(470).

Description

주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법 및 이에 이용되는 주사 전자 현미경 장치{Method of capturing scanning electron microscopic images and apparatus of scanning electron microscope used in the same}Method of capturing scanning electron microscopic images and apparatus of scanning electron microscope used in the same}

본 발명은 주사 전자 현미경(SEM:Scanning Electron Microscope)에 관한 것으로, 특히, 반도체 장치 제조에 이용되는 포토 마스크(photo mask)의 표면 SEM 화상을 얻는 방법 및 이에 이용되는 SEM 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning electron microscope (SEM), and more particularly, to a method of obtaining a surface SEM image of a photo mask used in the manufacture of a semiconductor device, and a SEM apparatus used therein.

반도체 장치를 제조하는 데 요구되는 분석, 예컨대, 시료의 표면을 분석하는 데 SEM 화상이 이용되고 있다. 예를 들어, 시료 표면에 형성된 패턴의 CD(Critical Dimension) 등을 측정하기 위해서, 시료 표면의 SEM 화상을 얻어 이러한 SEM 화상에 나타난 패턴의 CD를 측정하는 방법이 이용되고 있다.SEM images are used for the analysis required to fabricate semiconductor devices, for example for analyzing the surface of a sample. For example, in order to measure CD (Critical Dimension) etc. of the pattern formed in the sample surface, the method of obtaining the SEM image of the sample surface and measuring the CD of the pattern shown in such a SEM image is used.

SEM 장치는 알려진 바와 같이 1차 전자 빔(primary electron beam)을 시료 표면에 조사하고, 시료 표면으로부터 방사되는 2차 전자(secondary electron) 신호를 검출하여 시료 표면의 화상을 얻는 데 이용되고 있다. 이와 같이 SEM 장치는 전자빔을 이용하므로, SEM 화상을 얻는 데 시료 표면의 전하 준위(electric charge level)에 많은 영향을 받는다.As known, the SEM apparatus is used to obtain a picture of the sample surface by irradiating a primary electron beam to the sample surface, detecting a secondary electron signal emitted from the sample surface. As such, since the SEM device uses an electron beam, the SEM charge is greatly influenced by the electric charge level of the sample surface.

실험실적인 환경에서는 이러한 시료 표면의 전위 준위에 의한 영향을 배제하기 위해서, 시료 표면을 골드 코팅(gold coating)하여 접지를 이루는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 반도체 장치 제조의 경우 SEM 화상을 얻고자 하는 시료에는 상기한 바와 같은 골드 코팅을 도입하기 어려워 실질적으로 접지를 수행할 수 없게 된다. 또한, 시료를 접지 핀(ground pin) 등을 이용하여 단순히 접지하여 SEM 촬영을 수행하는 방법이 제시되고 있으나, 시료의 표면이 부도체로 이루어지거나, 부도체와 이러한 부도체로 격리된 도체로 이루어진 경우, 실질적으로 접지 효과가 발휘될 수 없다.In a laboratory environment, in order to exclude the influence of the potential level of the sample surface, a method of forming a ground by gold coating of the sample surface has been proposed. However, in the case of manufacturing a semiconductor device, it is difficult to introduce the gold coating as described above in the sample to obtain the SEM image, and thus it is impossible to substantially ground. In addition, a method of performing SEM imaging by simply grounding a sample using a ground pin or the like has been proposed. However, when the surface of the sample is made of a non-conductor or a conductor separated from the non-conductor, The grounding effect cannot be exerted.

예를 들어, 반도체 장치 제조에 이용되는 포토 마스크의 경우, 석영 기판 상에 형성된 차광막 패턴, 예컨대, 크롬 패턴은 석영 기판에 의해서 독립적으로 분리 또는 절연되어 있으므로 이를 실질적으로 직접 접지할 수 있는 방법이 없다. 따라서, 이러한 포토 마스크 표면에 대한 SEM 화상을 얻기가 매우 어렵다. 예를 들어, SEM 촬영 시 초기 포커스(focus)를 맞추기가 어렵거나, 찌그러지거나 원하는 위치가 아닌 이동된 화상을 얻게 하는 패턴 시프트(pattern shift) 현상 등의 불량이 발생될 수 있다.For example, in the case of a photo mask used for manufacturing a semiconductor device, since a light shielding film pattern formed on a quartz substrate, for example, a chromium pattern is independently separated or insulated by a quartz substrate, there is no method of directly grounding it. . Therefore, it is very difficult to obtain an SEM image of this photo mask surface. For example, defects such as a pattern shift phenomenon that may make it difficult to attain initial focus, distortion, or a shifted image at a desired position during SEM imaging may occur.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 부도체나 부도체에 의해서 격리된 도체로 이루어지는 시료 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method for obtaining a scanning electron microscope image of a surface of a sample made of a nonconductor or a conductor separated by a nonconductor.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기한 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법에 이용되는 주사 전자 현미경 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a scanning electron microscope device for use in the method for obtaining the scanning electron microscope image.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법을 설명하기 위해서 도시한 주사 전자 현미경 장치의 개략도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram of the scanning electron microscope apparatus shown in order to demonstrate the method of obtaining the scanning electron microscope image which concerns on the Example of this invention.

도 2는 본 발명의 실시예에서 적용된 포토 마스크를 시편 홀더(holder)에 장착한 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a view schematically illustrating a state in which a photo mask applied in an embodiment of the present invention is mounted on a specimen holder.

도 3은 본 발명의 실시예에서 채용된 이오나이저(ionizer)를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an ionizer employed in an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예와 대비되는 시료 표면의 전하 분포 불균일에 따른 입사 전자의 회절 현상을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.4 and 5 are cross-sectional views schematically illustrating diffraction phenomena of incident electrons due to charge distribution non-uniformity of a sample surface as compared with an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 의도적으로 시료 표면을 대전시키는 것을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.Figure 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the purpose of charging the sample surface in accordance with an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 포토 마스크 표면에 전하를 의도적으로 대전한 후 촬영한 SEM 사진이다.7 is a SEM photograph taken after the charge is intentionally charged on the surface of the photo mask according to the embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 대비되는 단순 접지한 포토 마스크 표면을 촬영한 SEM 사진이다.FIG. 8 is a SEM photograph of a surface of a simple grounded photo mask prepared in accordance with an embodiment of the present invention. FIG.

도 9는 본 발명의 실시예에 대비되는 단순 접지한 포토 마스크 표면의 설정된 9개의 포인트에서 측정한 패턴 시프트(pattern shift) 현상이 유지되는 시간 및 흐름 방향을 도시한 도면이다.FIG. 9 is a view illustrating a time and flow direction in which a pattern shift phenomenon measured at set nine points of a surface of a simple grounded photo mask is maintained compared to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 포토 마스크 표면의 설정된 9개의 포인트에서 측정한 패턴 시프트 현상이 유지되는 시간 및 흐름 방향을 도시한 도면이다.FIG. 10 is a view illustrating a time and flow direction in which a pattern shift phenomenon measured at nine set points of a photo mask surface is maintained according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 0.92㎛의 크롬 패턴에 대해서 SEM 사진을 이용하여 임계 선폭을 측정한 결과를 도시한 그래프들이다.FIG. 11 is a graph illustrating a result of measuring a critical line width using a SEM photograph of a chromium pattern of 0.92 μm according to an embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 실시예에 따라 전하 발생부를 SEM 장치의 로더(loader) 위치에 설치한 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.12 is a diagram schematically illustrating a state in which a charge generating unit is installed at a loader position of an SEM device according to an embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 실시예에 따라 전하 발생부를 SEM 장치의 보조 챔버 내에 설치한 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 13 is a view schematically illustrating a state in which a charge generating unit is installed in an auxiliary chamber of an SEM device according to an embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 실시예에 따라 포토 마스크와 시편 홀더가 절연된 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.14 is a view schematically illustrating a state in which a photo mask and a specimen holder are insulated according to an embodiment of the present invention.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크 표면을 접지하지 않은 상태에서의 효과를 측정하기 위한 측정 포인트를 나타내는 도면이다.15 is a view showing a measuring point for measuring the effect of the photomask surface in the non-grounding state according to the embodiment of the present invention.

도 16 내지 도 19는 접지 핀을 이용한 경우에 도 15에 도시된 포인트들에서 얻어진 SEM 사진들이다.16 to 19 are SEM images obtained at the points shown in FIG. 15 when the ground pin is used.

도 20 내지 도 23은 본 발명의 실시예에 따라 접지 핀과 포토 마스크 표면을 절연시킨 경우에 도 15에 도시된 포인트들에서 얻어진 SEM 사진들이다.20 to 23 are SEM images obtained at the points shown in FIG. 15 when the ground pin and the photo mask surface are insulated according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

100: 시료, 100': 포토 마스크,100: sample, 100 ': photo mask,

110: 기판, 150: 크롬 패턴,110: substrate, 150: chrome pattern,

200: 시편 홀더, 500: 전하 발생부,200: specimen holder, 500: charge generating portion,

550: 전하 준위.550: charge level.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 시료의 표면에 의도적으로 전하를 대전시킨 후, 상기 대전된 시료 표면을 1차 전자 빔으로 스캔하여 발생되는 2차 전자의 신호를 바탕으로 하는 화상을 얻는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법을 제공한다. 상기 시료는 부도체로 격리된 도전체로 이루어진 표면을 가지는 것, 예를 들어, 포토 마스크일 수 있다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem, one aspect of the present invention for achieving the above technical problem is, after intentionally charging a charge on the surface of the sample, the primary surface of the charged sample A scanning electron microscope image is obtained which obtains an image based on a signal of secondary electrons generated by scanning with an electron beam. The sample may have a surface made of a conductor separated by a non-conductor, for example, a photo mask.

상기 전하의 의도적인 대전은 이오나이저를 이용하여 상기 시료의 표면에 이온을 제공하여 상기 시료의 표면을 대전시키는 방법으로 수행될 수 있다. 또는, 상기 전하의 의도적인 대전은 전자총에서 발생되는 전자를 상기 시료의 표면에 제공하여 상기 시료의 표면에 전자를 축적시키는 방법으로 수행될 수 있다. 상기 의도적으로 전하를 대전시키는 단계에서 상기 시료 표면은 전기적으로 접지되지 않는 것이 바람직하다.The intentional charging of the charge may be performed by a method of charging the surface of the sample by providing ions to the surface of the sample using an ionizer. Alternatively, the intentional charging of the charge may be performed by providing electrons generated from an electron gun to the surface of the sample to accumulate electrons on the surface of the sample. Preferably, the sample surface is not electrically grounded in the intentionally charging of the charge.

상기 시료의 표면의 대전은 시료의 표면에서의 전하 분포의 균일성을 증가시킨다. 따라서, 스캔을 시작할 때, 상기 1차 전자 빔이 상기 시료의 표면에 접근함에 따라 회절되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 1차 전자 빔들이 의도된 영역(spot)에 고정될 수 있다. 즉, 1차 전자 빔의 포커스(focus)가 양호하게 이루어질 수 있다.Charging the surface of the sample increases the uniformity of the charge distribution on the surface of the sample. Thus, when starting a scan, diffraction can be prevented as the primary electron beam approaches the surface of the sample. Thus, primary electron beams can be fixed at the intended spot. That is, the focus of the primary electron beam may be good.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점은, 챔버, 상기 챔버 내에 도입되고 1자 전자 빔을 발생시켜 상기 챔버 내에 장착되는 시료의 표면을 가로질러 상기 빔을 스캔하는 전자빔부, 상기 챔버 내에 도입되고 상기 시료로부터 방출되는 2차 전자들을 검출하여 상기 2차 전자들이 방출되는 시표의 표면을 대표하는 신호를 발생하는 2차 전자 검출부, 및 상기 2차 전자 검출부에 연결되어 상기 신호를 화상으로 변화시키는 처리부를 포함하는 화상 촬영부, 및 상기 화상 촬영부에 연결되고 전기적 전하를 발생시켜 상기 시료의 표면에 제공하는 작용을 하는 전하 발생부를 포함하는 시료 처리부를 포함하는 시료의 화상을 얻기 위한 주사 전자 현미경 장치를 제공한다. 상기 시료 처리부는 상기 시료 표면에 이온을 제공하는 이오나이저 또는 전자총을 포함할 수 있다. 이때, 상기 시료를 장착하는 데 이용되는 시편 홀더를 더 포함하고 상기 시편 홀더는 상기 시료와 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다.Another aspect of the present invention for achieving the above technical problem is a chamber, an electron beam portion for scanning the beam across the surface of the specimen introduced into the chamber and mounted in the chamber to generate a single-character electron beam, the chamber A secondary electron detector that detects secondary electrons introduced into and emitted from the sample to generate a signal representative of the surface of the target from which the secondary electrons are emitted; and a secondary electron detector connected to the secondary electron detector to convert the signal into an image A scan for obtaining an image of a sample including an image photographing unit including a processing unit for changing, and a sample processing unit including a charge generating unit connected to the image photographing unit and generating an electrical charge and providing the surface of the sample Provided is an electron microscope device. The sample processing unit may include an ionizer or an electron gun that provides ions to the surface of the sample. At this time, it is preferable to further include a specimen holder used to mount the specimen and the specimen holder is electrically insulated from the specimen.

본 발명에 따르면, SEM 촬영 시 초기 포커스 불량 및 패턴 시프트 현상을 억제하여, 빠른 시간 내에 안정된 SEM 화상을 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to suppress initial focus failure and pattern shift phenomenon during SEM imaging, thereby obtaining a stable SEM image in a short time.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 시료(100)의 표면을 SEM 촬영하기 이전에, 시료(100) 표면에 전하를 의도적으로 공급하여 시료(100) 표면을 의도적으로 대전시키는 바를 제시한다.Referring to FIG. 1, in the embodiment of the present invention, before the SEM imaging of the surface of the sample 100, an intentional charging of the surface of the sample 100 is provided by intentionally supplying electric charges to the surface of the sample 100. .

시료(100)로 포토 마스크를 이용하는 경우를 예로 들면, 포토 마스크는 석영 기판(110) 상에 크롬 패턴(150)이 구비되어 이루어진다. 따라서, 시료(100)의 표면은 선택적으로 노출되는 석영 기판(110)과 노출된 석영 기판(110)에 의해서 격리되는 크롬 패턴(150)의 도전체로 이루어진다.For example, when the photo mask is used as the sample 100, the photo mask is provided with the chrome pattern 150 on the quartz substrate 110. Thus, the surface of the sample 100 is composed of a conductor of the chromium pattern 150 isolated by the quartz substrate 110 and the exposed quartz substrate 110 selectively exposed.

도 1과 함께 도 2를 참조하면, 반도체 장치 제조에 이용되는 포토 마스크(100')는 외주 부분(160)과 패턴 부분(130)으로 구분될 수 있다. 패턴 부분(130)은 일반적으로 차광막 패턴으로 이용되는 크롬 패턴(150) 등이 패터닝되어 있으며, 실질적으로 사진 공정에 의해서 웨이퍼(wafer) 상으로 전사되는 부분이다.Referring to FIG. 2 along with FIG. 1, the photomask 100 ′ used to manufacture a semiconductor device may be divided into an outer circumferential portion 160 and a pattern portion 130. The pattern portion 130 is generally patterned with a chrome pattern 150 used as a light shielding film pattern, and is substantially a portion transferred onto a wafer by a photographic process.

외주 부분(160)은 크롬 패턴(150)을 위해서 증착된 크롬층이 잔존하고 있으며, 이러한 외주 부분(160)의 크롬층은 패턴 부분(130)과 분리 부분(120)에 의해서 분리 또는 격리되어 있게 된다. 이러한 분리 부분(120)은 석영 기판(110)이 노출되어 이루어진다. 즉, 외주 부분(160)의 크롬층은 패턴 부분(130)에 존재하는 크롬 패턴(150)과 전기적으로 연결되지 않는다. 또한, 크롬 패턴(150)은 노출되는 주위의 석영 기판(110)에 의해서 독립적으로 분리되게 된다.The outer circumferential portion 160 has a chromium layer deposited for the chromium pattern 150 remaining, and the chromium layer of the outer circumferential portion 160 is separated or isolated by the pattern portion 130 and the separating portion 120. do. The separation part 120 is formed by exposing the quartz substrate 110. That is, the chromium layer of the outer circumferential portion 160 is not electrically connected to the chromium pattern 150 existing in the pattern portion 130. In addition, the chromium pattern 150 is independently separated by the surrounding quartz substrate 110 to be exposed.

이러한 포토 마스크(100') 상을 SEM 촬영하기 위해서 포토 마스크(100')를 시편 홀더(holder:200)에 올려놓으면, 접지 핀(pin:250)이 포토 마스크(100')를 붙잡게 된다. 접지 핀(250)은 외주 부분(160)에 직접 접촉하여 전기적으로 접지시킨다. 그러나, 패턴 부분(130)은 외주 부분(160)과 분리 부분(150)에 의해서 전기적으로 절연되어 있고 접지 핀(250)에 의해서 접촉되지 않으므로, 패턴 부분(130)의 크롬 패턴(150)들은 실질적으로 전기적으로 접지될 수 없게 된다.When the photomask 100 'is placed on the specimen holder 200 for SEM imaging of the photomask 100', the ground pin 250 holds the photomask 100 '. The ground pin 250 directly contacts the outer circumferential portion 160 to electrically ground it. However, since the pattern portion 130 is electrically insulated by the outer circumference portion 160 and the separating portion 150 and is not contacted by the ground pin 250, the chrome patterns 150 of the pattern portion 130 are substantially As a result, it cannot be electrically grounded.

포토 마스크(100')의 표면에는 정전기 또는 앞선 공정에 도입되는 플라즈마 등에 의해서 대전된 전하 분포들이 존재할 수 있다. 이러한 전하 분포는 실질적으로 불균일하게 형성된다고 알려져 있으며, 이러한 불균일한 전하 분포는 시료(100) 표면을 SEM 촬영하는 데 불리한 영향을 미친다고 알려져 있다.On the surface of the photo mask 100 ′, there may be charge distributions charged by static electricity or plasma introduced in the foregoing process. Such charge distribution is known to be formed substantially non-uniformly, and such non-uniform charge distribution is known to adversely affect the SEM imaging of the surface of the sample 100.

그러나, 포토 마스크(100')와 같이 표면에 도전체와 부도체가 공존하는 경우, 상기한 바와 같은 단순한 접지에 의해서 시료(100) 표면, 특히, 포토 마스크(100')의 패턴 부분(130)에 대전된 전하를 제거하기는 어렵다. 또한, 포토 마스크(100') 등은 실질적으로 반도체 장치 제조 공정에 사용되어야 할 시료(100)이므로, 그 표면을 통상의 골드 코팅 방법에 따라 코팅할 수 없다.However, when the conductor and the non-conductor coexist on the surface, such as the photo mask 100 ', the surface of the sample 100, in particular, the pattern portion 130 of the photo mask 100' by the simple ground as described above. It is difficult to remove the charged charge. In addition, since the photo mask 100 'and the like are substantially the sample 100 to be used in the semiconductor device manufacturing process, the surface thereof cannot be coated according to a conventional gold coating method.

따라서, 단순히 접지된 포토 마스크(100')의 표면에, 1차 전자빔을 조사하여 SEM 화상을 촬영하면, 상기한 포토 마스크(100')의 표면에 대전된 전하 분포에 영향을 받아 초기 포커스를 맞추기가 어려워지게 된다. 더욱이, SEM 화상을 얻더라도 초기에 설정된 화상이 화상 표시부(도 1의 470)의 모니터(monitor) 상에서 흘러 실재 대상이 이동되어 다른 대상이 화면 상에 얻어지는 현상, 즉, 패턴 시프트(pattern shift) 현상이 발생될 수 있다.Therefore, when the SEM image is taken by irradiating a primary electron beam onto the surface of the photo mask 100 'which is simply grounded, the initial focus is affected by the charge distribution charged on the surface of the photo mask 100'. Becomes difficult. Furthermore, even when a SEM image is obtained, an initially set image flows on a monitor of the image display unit 470 of FIG. 1 and the actual object is moved to obtain another object on the screen, that is, a pattern shift phenomenon. This may occur.

또한, SEM 촬영 시 촬영 초기에 일반적으로 발생하는 노이즈(noise) 현상을극복하기 어렵게 된다. 초기에 1차 전자빔이 시료(100) 표면을 따라 스캐닝(scanning)함에 따라, 전자들이 시료(100) 표면에 초기에 축적되는 정도가 불균일함에 따른 노이즈 현상, 예컨대, 패턴 시프트 현상 등으로 나타나는 현상 등을 극복하기 어렵게 된다.In addition, it is difficult to overcome the noise phenomenon generally occurring at the initial stage of imaging during SEM imaging. As the primary electron beam is initially scanned along the surface of the sample 100, noise caused by unevenness of the initial accumulation of electrons on the surface of the sample 100 is uneven, for example, a phenomenon such as a pattern shift phenomenon. It will be difficult to overcome.

이러한 노이즈 현상 또는 패턴 시프트 현상은 초기에 어느 정도 이상 시료(100) 표면에 전자들이 축적되면 제거될 수도 있다고 알려져 있으나, 패턴 시프트 현상이 사라져 안정될 때까지 소요되는 시간이 수 분 이상에 달하는 것으로 측정된다. 이러한 소요 시간은 반도체 장치 제조 공정에서 SEM을 이용하여 시료를 분석하는 데 큰 부담이 된다. 예를 들어, 하나의 포토 마스크(100')를 검사하는 데에는 필요에 따라 포토 마스크(100')의 대략 99 포인트(point)에서 화상을 얻어야 할 경우가 있다. 이 경우, 각각의 포인트들에서 상기한 노이즈 현상 또는 화상 불량을 제거하는 데 소요되는 초기 시간은 합산하면, 대략 수 시간에 다다를 정도로 높아지게 된다. 이는 반도체 장치 제조 공정에 큰 부담이 되게 된다.The noise phenomenon or the pattern shift phenomenon may be removed when electrons accumulate on the surface of the sample 100 to some extent at an initial stage, but the time required until the pattern shift phenomenon disappears and stabilizes is measured as several minutes or more. do. This time is a big burden for analyzing the sample using SEM in the semiconductor device manufacturing process. For example, to inspect one photo mask 100 ', an image may need to be acquired at approximately 99 points of the photo mask 100' as necessary. In this case, the initial time required to remove the noise phenomenon or the image defect at each of the points becomes as high as approximately several hours when added up. This is a big burden on the semiconductor device manufacturing process.

이를 극복하기 위해서, 본 발명의 실시예에서는 SEM 촬영을 수행하기 이전에 시료(100) 표면에 전하를 의도적으로 제공하여 시료(100) 표면을 의도적으로 일정 전기적 극성으로 대전시키는 바를 제시한다. 이러한 의도적으로 전하를 제공하는 것은 시료(100) 표면에서의 전하 준위의 불균일 또는 불균형을 제거하기 위해 수행된다.In order to overcome this, an embodiment of the present invention intentionally provides charge to the surface of the sample 100 prior to performing the SEM imaging to suggest that the surface of the sample 100 is intentionally charged with a certain electrical polarity. Such intentional providing of charge is performed to remove unevenness or unbalance of the charge level on the surface of the sample 100.

도 1을 다시 참조하면, 본 발명의 실시예에서 제시되는 SEM 화상을 얻는 방법을 수행하는 SEM 장치는 화상 촬영부(1000)와 시료 처리부(2000)로 대별될 수 있다. 화상 촬영부(1000)는 알려진 SEM 장치의 구성으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 시료(100)에 1차 전자빔을 조사하는 전자 빔 컬럼부(electron beam column part:300)와 시료(100) 표면에서 방출되는 2차 전자를 검출하는 2차 전자 검출부(410), 검출된 신호를 증폭하는 증폭부(430), 증폭된 신호를 명확히 하기 위해 필터링(filtering)하는 필터부(450) 및 이러한 신호를 연산 처리하여 얻어지는 화상을 표시하는 화상 표시부(470), 예컨대, 모니터를 포함하여, 화상 촬영부(1000)가 이루어진다.Referring back to FIG. 1, the SEM apparatus for performing the method of obtaining the SEM image presented in the embodiment of the present invention may be roughly divided into an image capturing unit 1000 and a sample processing unit 2000. The image capturing unit 1000 may be configured as a known SEM device. For example, the electron beam column part 300 for irradiating the primary electron beam to the sample 100 and the secondary electron detector 410 for detecting secondary electrons emitted from the surface of the sample 100, An amplifier 430 for amplifying the detected signal, a filter 450 for filtering the amplified signal, and an image display 470 for displaying an image obtained by processing such a signal, for example, a monitor. Including, the image capturing unit 1000 is made.

시료(100)는 1차 전자빔이 조사되는 환경, 예컨대, 진공을 이루는 챔버(도시되지 않음) 내에 인가되고, 1차 전자빔의 조사에 의해 방출되는 2차 전자에 따른 신호에 의해서 SEM 화상이 얻어진다.The sample 100 is applied in an environment to which the primary electron beam is irradiated, for example, in a vacuum chamber (not shown), and a SEM image is obtained by a signal according to secondary electrons emitted by irradiation of the primary electron beam. .

시료 처리부(2000)는 본 발명의 실시예에서 제시한 바와 같은 전하를 의도적으로 시료(100) 표면에 제공하기 위해서 도입된다. 따라서, 시료 처리부(2000)는 전하 또는 전하 입자를 발생할 수 있는 장치를 구비한다. 예를 들어, 전하 발생부(500)를 구비한다. 전하 발생부(500)는 이온을 발생시키는 이온 발생기, 예를 들어, 알려진 이오나이저(ionizer)로 구성될 수 있다.The sample processing unit 2000 is introduced to intentionally provide the charge as shown in the embodiment of the present invention to the surface of the sample 100. Accordingly, the sample processing unit 2000 includes a device capable of generating charge or charge particles. For example, the charge generator 500 is provided. The charge generator 500 may be configured of an ion generator that generates ions, for example, a known ionizer.

도 3을 참조하면, 이오나이저는 입력 전원(501)에서 발생되는 고압에 의해서, 바늘 형태의 이미터 전극(emitter electrode:505) 주위에 전기장이 형성된다. 이미터 전극(505)의 주위에는 접지 전극(503)이 도입된다. 이미터 전극(505) 주위에 형성되는 전기장에 의해서, 이미터 전극(505) 주위의 가스 분자, 예컨대, 공기 분자가 전리되어 양이온과 음이온이 구름 형태로 형성된다.Referring to FIG. 3, in the ionizer, an electric field is formed around an emitter electrode 505 in the form of a needle by the high pressure generated from the input power source 501. A ground electrode 503 is introduced around the emitter electrode 505. By the electric field formed around the emitter electrode 505, gas molecules, such as air molecules, around the emitter electrode 505 are ionized to form cations and anions in the form of clouds.

이오나이저는 시료(100)의 표면의 대전량을 조절하는 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 즉, 이오나이저는 방전시켜 얻어지는 양이온 또는 음이온을 대상물, 즉, 시료(100)로 보내어 시료(100) 표면을 일정 전하 준위로 대전시키는 역할을 할 수 있다. 이때, 시료(100) 표면에 보내어지는 음이온 또는 양이온의 양을 각각 조절함으로써 시료(100) 표면에 대전되는 전하의 극성 및 양을 조절하는 기능을 이오나이저는 수행할 수 있다고 알려져 있다. 예를 들어, 이오나이저를 이용하여 시료(100)의 표면을 전체적으로 균형화된 전하 준위, 예컨대, 대략 -10V 수준의 전하 준위로 대전시킬 수 있다.The ionizer is known to have a function of adjusting the amount of charge on the surface of the sample 100. That is, the ionizer may serve to charge the surface of the sample 100 to a constant charge level by sending a cation or anion obtained by discharging to an object, that is, the sample 100. At this time, it is known that the ionizer can perform a function of controlling the polarity and the amount of charge charged on the surface of the sample 100 by controlling the amount of anion or cation sent to the surface of the sample 100, respectively. For example, the ionizer may be used to charge the surface of the sample 100 to an overall balanced charge level, such as a charge level of approximately -10V.

이오나이저를 이용하여 시료(100) 표면의 대전되는 정도는 알려진 정전기적 필드미터(electrostatic fieldmeter)를 통하여 확인할 수 있다. 정전기적 필드미터는 비접촉 방식으로 시료(100) 표면의 대전 정도를 거시적으로 측정할 수 있는 것으로 알려져 있다. 상기한 대략 -10V 등의 값은 이러한 정전기적 필드미터에 의해서 측정된 값을 예로 든 것이다. 이와 같은 정전기적 필드미터에 의한 전위 측정으로, 의도적으로 대전된 시료(100)의 표면은 전체적으로 일정한 전하 준위로 대전되어 균형화될 수 있는 것으로 확인된다.The degree of charge of the surface of the sample 100 using the ionizer can be confirmed through a known electrostatic field meter. It is known that the electrostatic field meter can measure the degree of charge on the surface of the sample 100 in a non-contact manner. The above value of about -10V, etc. is an example of the value measured by such an electrostatic field meter. By the electric potential measurement by such an electrostatic field meter, it is confirmed that the surface of the intentionally charged sample 100 can be charged and balanced as a whole at a constant charge level.

이와 같이 시료(100) 표면을 일정한 전하 준위로 의도적으로 대전시킴으로써, 시료(100) 표면의 전하 분포의 균형을 구현할 수 있다. 이에 따라, 시료(100) 표면의 전하 분포의 불균형 또는 불균일에 의해서 입사되는 1차 전자 등이 회절되거나 반발되는 현상을 방지할 수 있다.As such, by intentionally charging the surface of the sample 100 to a constant charge level, it is possible to implement a balance of the charge distribution on the surface of the sample 100. Accordingly, it is possible to prevent a phenomenon in which primary electrons or the like incident due to an imbalance or unevenness of the charge distribution on the surface of the sample 100 is diffracted or repulsed.

도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4는 시료(100) 표면에, 예를 들어, -40V와 -10V로 대전된 두 영역이 존재할 경우 입사되는 전자(e-)가 시료(100) 표면의 불균일한 전하 분포에 의해서 회절되는 현상을 설명하고 있다. 그리고, 도 5는 시료(100) 표면에, 예를 들어, +40V와 +10V로 대전된 두 영역이 존재할 경우 입사되는 전자(e-)가 시료(100) 표면의 불균일한 전하 분포에 의해서 회절되는 현상을 묘사하고 있다. SEM 촬영 시 이러한 1차 전자들의 회절은 화상을 얻을 때의 포커스 등에 영향을 당연히 미치게 된다.4 and 5, FIG. 4 shows electrons (e ) incident on the surface of the sample 100 when two regions charged at −40 V and −10 V exist on the surface of the sample 100. The phenomenon of diffraction due to uneven charge distribution is described. 5 illustrates that when two regions charged at + 40V and + 10V exist on the surface of the sample 100, the incident electrons e are diffracted by a nonuniform charge distribution on the surface of the sample 100. It describes the phenomenon. The diffraction of these primary electrons in SEM imaging naturally affects the focus and the like when obtaining an image.

도 6을 참조하면, 도 6은 이오나이저 등과 같은 전하 발생부(500)를 이용하여 시료(100) 표면에 전하 준위(550)를 균형되게 형성하는 바를 묘사하고 있다. 이 경우, 시료(100) 표면은 전체적으로 일정한 전하 준위(550), 예컨대, 대략 -270V의 전하 준위로 균형화될 수 있다. 따라서, 입사되는 전자(e-)는 회절되는 것이 억제되며 시료(100) 표면으로 바른 입사 경로로 입사될 수 있다. 상기한 -270V 등은 정전기적 필드미터에 의해서 측정된 값을 예로 든 것이다.Referring to FIG. 6, FIG. 6 illustrates a balanced formation of the charge level 550 on the surface of the sample 100 using the charge generator 500 such as an ionizer. In this case, the surface of the sample 100 may be balanced to a uniform charge level 550 throughout, for example, approximately -270V. Therefore, incident electrons (e ) are suppressed to be diffracted and may be incident on the right incident path to the surface of the sample 100. The above -270V and the like are examples of values measured by an electrostatic field meter.

또한, 상기한 바와 같이 시료(100)의 표면에 SEM 촬영 이전에 의도적으로 전하를 대전시킴으로써, SEM 촬영 초기에 1차 전자의 축적 정도에 따른 시료(100) 표면의 전하 분포 불균일에 의한 초기 노이즈 현상을 제거할 수 있다. 즉, SEM 촬영을 위한 1차 전자 조사 시, 이미 시료(100) 표면은 일정한 값으로 균형화된 전하 준위로 대전되어 있으므로, 1차 전자의 축적에 의한 초기 노이즈 현상 또는 초기 화상 흐름(즉, 패턴 시프트) 현상 등을 방지할 수 있다.In addition, as described above, by intentionally charging an electric charge on the surface of the sample 100 before SEM imaging, an initial noise phenomenon due to the uneven distribution of charges on the surface of the sample 100 according to the accumulation degree of primary electrons at the beginning of SEM imaging. Can be removed. That is, during the first electron irradiation for SEM imaging, since the surface of the sample 100 is already charged with a balanced charge level to a constant value, the initial noise phenomenon or the initial image flow (that is, pattern shift) due to accumulation of the primary electrons ) Phenomenon can be prevented.

상술한 바와 같이 시료(100), 예컨대, 포토 마스크(100')의 표면에 의도적으로 전하 입자를 제공하여 시료(100) 표면에 균형된 전하 준위를 구현함으로써 얻어지는 효과를 이하 설명한다.As described above, the effect obtained by intentionally providing charge particles to the surface of the sample 100, for example, the photo mask 100 ′ and implementing a balanced charge level on the surface of the sample 100 will be described below.

도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7은 본 발명의 실시예를 따라 이오나이저를 이용하여 포토 마스크의 표면에 균형된 전하 준위를 형성한 후 촬영한 SEM 사진이고, 도 8은 도 2에 도시된 바와 같이 단지 시편 홀더(200)에 포토 마스크를 접지한 후 촬영한 SEM 사진이다. 도 7의 경우, 이오나이저를 이용하여 포토 마스크 표면을 음의 극성의 전하 준위로 대전시켰으며, 정전기적 필드미터를 이용하여 포토 마스크의 표면에 대전된 정도를 측정한 결과 대략 -270V가 측정되었다.Referring to FIGS. 7 and 8, FIG. 7 is an SEM photograph taken after forming a balanced charge level on the surface of a photo mask using an ionizer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is shown in FIG. 2. As shown, the SEM photograph was taken after the photo mask was grounded to the specimen holder 200. In the case of FIG. 7, the photomask surface was charged to a negative polarity charge level using an ionizer, and approximately -270 V was measured as a result of measuring the degree of charge on the surface of the photomask using an electrostatic field meter. .

도 7의 경우, 1차 전자빔을 온(on)한 후 대략 15초만에 화상이 흐르는 현상, 즉, 패턴 시프트 현상이 제거되어 SEM 사진이 얻어졌다. 그러나, 도 8의 경우, 1차 전자빔을 온(on)한 후 대략 165초간 기다린 후에야 패턴 시프트 현상이 제거되어 SEM 사진을 얻을 수 있었다. 도면들에서 화살표는 패턴 시프트 방향을 나타낸다.In the case of Fig. 7, the phenomenon in which the image flows, that is, the pattern shift phenomenon, was removed approximately 15 seconds after the primary electron beam was turned on to obtain a SEM photograph. However, in FIG. 8, the pattern shift phenomenon was removed after waiting for about 165 seconds after the primary electron beam was turned on to obtain the SEM photograph. Arrows in the figures indicate the pattern shift direction.

이와 같은 결과는, 본 발명의 실시예에서와 같이 시료(100)의 표면에 전하 또는 전하 입자를 제공하여, 시료(100) 표면의 전하 준위의 균형을 구현하거나 일정한 전하 준위로 시료(100) 표면을 대전시킴으로써, SEM 촬영 초기에 발생할 수 있는 화상 흐름 현상 등과 같은 화상 구현 불량을 방지할 수 있음을 입증한다.This result, as in the embodiment of the present invention by providing a charge or charge particles on the surface of the sample 100, to realize the balance of the charge level on the surface of the sample 100 or to the surface of the sample 100 at a constant charge level It is proved that the image realization defect such as an image flow phenomenon which may occur at the beginning of SEM imaging can be prevented by charging the.

도 9 및 도 10을 참조하면, 도 9는 도 8에서와 같이 단지 접지한 포토 마스크 표면을 SEM 촬영할 때, 설정된 9개의 포인트에서 측정한 패턴 시프트 현상이 유지되는 시간 및 흐름 방향을 나타내고, 도 10은 본 발명의 실시예에 의해서 포토 마스크 표면에 의도적으로 전하를 대전시킨 경우에, 설정된 9개의 포인트에서 측정한 패턴 시프트 현상이 유지되는 시간 및 흐름 방향을 나타낸다. 도 10의 경우 전하 대전 후 포토 마스크의 표면을 정전기적 필드미터로 측정한 대전 정도는 포토 마스크의 패턴 부분(도 2의 130) 전체에서 균일하게 대략 -270V였다.9 and 10, FIG. 9 illustrates the time and flow direction in which the pattern shift phenomenon measured at the set nine points is maintained when SEM photographing the grounded photomask surface as in FIG. 8, and FIG. 10. Shows the time and flow direction in which the pattern shift phenomenon measured at the set nine points is maintained when the charge is intentionally charged to the photomask surface according to the embodiment of the present invention. In the case of FIG. 10, the degree of charging measured by the electrostatic field meter on the surface of the photomask after charge charging was approximately -270V uniformly over the entire pattern portion 130 of the photomask.

본 발명의 실시예에 따라 SEM 촬영 이전에 의도적으로 포토 마스크의 표면을 대전시킨 경우인 도 10의 결과는, 의도적으로 대전하지 않은 경우인 도 9의 결과에 비해, 패턴 시프트 현상이 유지되는 시간이 매우 짧거나 패턴 시프트 현상이 발생하지 않음을 입증한다.According to an embodiment of the present invention, the result of FIG. 10 in which the surface of the photomask is intentionally charged prior to SEM imaging, is compared with the result of FIG. 9 in which the surface of the photomask is not intentionally charged. It proves that very short or no pattern shift occurs.

도 11을 참조하면, 도 11은 대략 0.92㎛ 선폭의 크롬 패턴에 대해서 SEM 사진을 이용하여 임계 선폭(CD)을 측정한 결과를 그래프로 도시한 결과를 나타낸다. 측정 포인트는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 포토 마스크의 패턴 부분(도 2의 130) 전체에 대해 9개의 포인트를 선정하였다.Referring to FIG. 11, FIG. 11 is a graph illustrating a result of measuring a critical line width (CD) using a SEM photograph of a chromium pattern having a line width of approximately 0.92 μm. As the measurement points, nine points were selected for the entire pattern portion 130 of FIG. 2 as shown in FIGS. 9 and 10.

참조 부호 1101의 그래프는, 크롬 패턴이 구비된 포토 마스크의 표면에 의도적으로 전하를 대전하지 않은 경우에서 측정된 크롬 패턴의 CD 측정값을 나타낸다. 참조 부호 1103의 그래프는 앞서 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 포토 마스크의 표면에 의도적으로 전하를 대전한 경우에서 측정된 크롬 패턴의 CD 측정값을 나타내며, 참조 부호 1105의 그래프는 앞선 두 그래프들 간의 차이 값을 도시한다.The graph of 1101 indicates the CD measurement of the chromium pattern measured when no charge was intentionally charged on the surface of the photomask with chromium pattern. The graph of reference numeral 1103 represents the CD measurement of the chromium pattern measured when the charge was intentionally charged to the surface of the photo mask according to the embodiment of the present invention as described above, and the graph of reference numeral 1105 is the preceding two. The difference value between the graphs is shown.

이러한 도 11에 도시된 결과는 본 발명의 실시예를 이용하여 얻은 SEM 화상을 통해서도 패턴의 CD를 충분히 측정할 수 있음을 보여준다. 이러한 패턴의 CD 측정은 상기한 바와 같이 크롬 패턴의 CD 측정뿐만 아니라, 크롬 패턴에 의해서 노출되는 석영 기판의 선폭 또한 측정하는 것이 가능하다.The results shown in FIG. 11 show that the CD of the pattern can be sufficiently measured even through the SEM image obtained using the embodiment of the present invention. As described above, the CD measurement of the pattern can measure not only the CD measurement of the chromium pattern, but also the line width of the quartz substrate exposed by the chromium pattern.

도 1을 다시 참조하면, 상술한 바와 같은 전하 발생부(500)로 이오나이저 등을 이용할 때, 이와 같은 전하 발생부(500)는 시료(100)가 장착되는 화상 촬영부(1000)의 챔버 외부에 도입될 수 있다. 또한, 이러한 챔버에 연결되어 전하 발생부(500)가 설치될 수 있다.Referring back to FIG. 1, when using an ionizer or the like as the charge generating unit 500 as described above, such a charge generating unit 500 is outside the chamber of the image capturing unit 1000 on which the sample 100 is mounted. Can be introduced. In addition, the charge generator 500 may be installed in connection with the chamber.

도 12를 참조하면, 전하 발생부(500)로 이용되는 이오나이저는 챔버(490)에 연결되어 챔버(490)로 시료(100)를 로딩(loading)하는 로더부(loader:495)에 설치될 수 있다.Referring to FIG. 12, the ionizer used as the charge generating unit 500 may be installed in a loader 495 connected to the chamber 490 to load the sample 100 into the chamber 490. Can be.

도 13을 참조하면, 전하 발생부(500)는 챔버(490)에 연결되어 준비되는 보조 챔버(497) 내에 설치될 수 있다. 이와 같이 보조 챔버(497)를 구비할 경우에는 전하 발생부(500)로서 이오나이저와 같은 이온 발생기를 대신하여 전자총(electron gun)을 보조 챔버(497) 내부에 설치할 수 있다.Referring to FIG. 13, the charge generating unit 500 may be installed in the auxiliary chamber 497 connected to the chamber 490 and prepared. As described above, when the auxiliary chamber 497 is provided, an electron gun may be installed inside the auxiliary chamber 497 instead of an ion generator such as an ionizer as the charge generator 500.

이와 같은 전자총을 이용할 경우에는 시료(100) 표면에 전자총으로부터 생성되는 전자빔을 시료(100) 표면에 조사하게 되면, 전자에 의한 음의 극성의 전하를 시료(100) 표면에 축적시킬 수 있다. 전자의 축적은 이오나이저를 이용하여 음의 극성의 이온을 시료(100) 표면에 제공하여 시료(100) 표면을 상술한 바와 같이 의도적으로 일정 전하 준위로 대전시키는 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다. 반면에, 이오나이저를 이용할 경우 시료(100)의 표면을 음의 극성으로 대전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라 양의 극성으로 대전시킬 수 있다.In the case of using such an electron gun, when the electron beam generated from the electron gun is irradiated to the surface of the sample 100 on the surface of the sample 100, charges of negative polarity caused by electrons may be accumulated on the surface of the sample 100. Accumulation of electrons can provide an effect similar to intentionally charging the surface of the sample 100 to a constant charge level as described above by providing ions of negative polarity to the surface of the sample 100 using an ionizer. On the other hand, in the case of using the ionizer, the surface of the sample 100 may be charged with a negative polarity, and may be charged with a positive polarity as necessary.

한편, 도 2에서와 같이 시료, 예를 들어 포토 마스크(100')를 SEM 장비의 시편 홀더(200)에 올려 놓을 때, 포토 마스크(100')는 접지 핀(250)에 의해서 일반적으로 접지된다. 그런데, 앞서 설명한 바와 같이 포토 마스크(100')의 표면에 의도적으로 전하를 대전시킬 때, 접지 핀(250)과 접촉하고 있는 포토 마스크(100')의 부분, 즉, 외주 부분(160)은 접지 핀(250)을 통해서 전기적으로 접지된 상태이므로 이러한 외주 부분(160) 표면에 대전된 전하들은 포토 마스크(100')의 외부로 접지되어 제거되게 된다. 따라서, 포토 마스크(100')의 전체 표면에 전하를 의도적으로 대전시키더라도, 접지 핀(250)이 접촉하고 있는 부분의 표면에는 전하가 축적되지 못하게 된다. 즉, 이러한 접지 핀(250)이 접촉하는 외주 부분(160)에서 표면에서의 전위는 0V가 되게 된다.On the other hand, when the sample, for example, the photo mask 100 'is placed on the specimen holder 200 of the SEM equipment, as shown in Figure 2, the photo mask 100' is generally grounded by the ground pin 250 . However, when the charge is intentionally charged to the surface of the photo mask 100 ′ as described above, the portion of the photo mask 100 ′ in contact with the ground pin 250, that is, the outer circumferential portion 160 is grounded. Since the ground is electrically grounded through the pin 250, the electric charges charged on the surface of the outer circumferential portion 160 are grounded to the outside of the photo mask 100 ′ and removed. Therefore, even if the electric charge is intentionally charged on the entire surface of the photo mask 100 ', the electric charge cannot be accumulated on the surface of the portion where the ground pin 250 is in contact. That is, the potential at the surface of the outer circumferential portion 160 that the ground pin 250 contacts is 0V.

이와 같은 현상은 포토 마스크(100') 표면에서의 전기적 균형을 불균일하게 하는 요인으로 작용할 수 있다. 즉, 접지 핀(250)에 의해서 접지되어 0V의 표면 전위를 가지는 부분은, 의도적으로 대전된 표면 전위를 가지는 이웃하는 다른 부분과 전위차를 가지게 되고 이러한 전위차에 의한 유도 대전에 의해서 이러한 이웃하는 부분에서의 전기적인 균형이 유지되지 못하게 된다. 이에 따라, 포토 마스크(100') 표면 전체가 균일한 표면 전위로 의도적으로 대전되는 것이 유지되지 못하게 된다.Such a phenomenon may act as a factor of non-uniform electrical balance on the surface of the photo mask 100 '. That is, the portion grounded by the ground pin 250 and having a surface potential of 0 V has a potential difference with another neighboring portion having a deliberately charged surface potential, and in this neighboring portion by induction charging by such a potential difference. Will not maintain the electrical balance. Accordingly, it is not possible to keep the entire surface of the photo mask 100 'from being intentionally charged at a uniform surface potential.

도 14는 본 발명의 실시예에 따라 포토 마스크와 시편 홀더가 절연된 상태를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.14 is a view schematically illustrating a state in which a photo mask and a specimen holder are insulated according to an embodiment of the present invention.

상기한 바와 같은 원하지 않는 표면 전위 불균형 현상이 발생하는 것을 방지하게 위해서, 시료, 즉, 포토 마스크(100')를 시편 홀더(200)에 올려 놓고 핀(250)으로 고정할 때, 핀(250)과 포토 마스크(100')의 표면이 실질적으로 절연되도록 한다. 즉, 핀(250)과 크롬 패턴(150)과의 사이에 절연체(270)을 도입하여 핀(250)과 크롬 패턴(150)이 절연되도록 함으로써, 시편 홀더(200)에 의해서 포토 마스크(100')의 표면이 접지되지 않도록 한다.In order to prevent the occurrence of unwanted surface potential imbalance as described above, when the sample, i.e., the photo mask 100 'is placed on the specimen holder 200 and fixed with the pin 250, the pin 250 is And the surface of the photo mask 100 'are substantially insulated. That is, by introducing an insulator 270 between the pin 250 and the chrome pattern 150 to insulate the pin 250 and the chrome pattern 150, the photo mask 100 ′ is formed by the specimen holder 200. Do not ground the surface of).

이에 따라, 포토 마스크(100') 표면을 이오나이저(510)로 의도전으로 대전시킬 때, 크롬 패턴(270)들이 모두 동일한 전위 수준, 예컨대, -10V로 의도적으로 대전될 수 있다. 이에 따라, 포토 마스크(100') 표면 전체에 균일한 전위 수준이 형성되어 SEM 화상을 얻을 때 전자 빔의 회절 또는 분산 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 포토 마스크(100')의 외각 부위에 위치하는 크롬 패턴(270)에 대해서도 패턴 시프트 현상 또는 포커스 불량 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 양호한 SEM 사진을 얻는 데 효과적이다.Accordingly, when the surface of the photo mask 100 ′ is intentionally charged with the ionizer 510, the chrome patterns 270 may all be intentionally charged to the same potential level, eg, −10V. As a result, a uniform level of dislocation is formed over the entire surface of the photo mask 100 ′, thereby preventing diffraction or dispersion of the electron beam when the SEM image is obtained. Therefore, the pattern shift phenomenon or the poor focus phenomenon can also be prevented from occurring in the chrome pattern 270 located at the outer portion of the photo mask 100 ', which is effective for obtaining a good SEM photograph.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크 표면을 접지하지 않은 상태에서의 효과를 측정하기 위한 측정 포인트를 나타내는 도면이다. 도 16 내지 도 19는 접지 핀을 이용한 경우에 도 15에 도시된 포인트들에서 얻어진 SEM 사진들이다. 도 20 내지 도 23은 본 발명의 실시예에 따라 접지 핀과 포토 마스크 표면을 절연시킨 경우에 도 15에 도시된 포인트들에서 얻어진 SEM 사진들이다. 도 16과 도 20은 도 15의 1로 표시된 포인트에서, 도 17 및 도 21는 도 15의 2로 표시된 포인트에서, 도 18 및 도 22는 도 15의 3으로 표시된 포인트에서, 도 19 및 도 23은 도 15의 4로 표시된 포인트에서 촬영된 SEM 사진들이다. 상기한 두 경우 모두 본 발명에 따라 이오나이저를 이용하여 포토 마스크의 표면을 의도적으로 일정 전위 수준, 예컨대, -10V로 대전시킨 후 SEM 사진을 촬영하였다. 또한, 시편 홀더의 핀은 외주 부분(160)에 형성된 크롬 패턴과 접촉하도록 포토 마스크(100')를 시편 홀더에 장착하였다. 측정 포인트들(1, 2, 3, 4)는 패턴 부분(130)에서 외주 부분에 최근하게 인접하는 위치를 선정하여 포토 마스크(100')와 시편 홀더의 접지와 접지하지 않음의 차이를 평가하도록 하였다.15 is a view showing a measuring point for measuring the effect of the photomask surface in the non-grounding state according to the embodiment of the present invention. 16 to 19 are SEM images obtained at the points shown in FIG. 15 when the ground pin is used. 20 to 23 are SEM images obtained at the points shown in FIG. 15 when the ground pin and the photo mask surface are insulated according to an embodiment of the present invention. Figures 16 and 20 show points 1 of Figure 15, Figures 17 and 21 show points 2 of Figure 15 and Figures 18 and 22 show points 3 of Figure 15 and Figures 23 and 23 Are SEM pictures taken at the point marked 4 in FIG. 15. In both cases, SEM photographs were taken after the surface of the photomask was intentionally charged to a constant potential level, such as -10V, using an ionizer according to the present invention. In addition, the photo mask 100 ′ was mounted on the specimen holder such that the pin of the specimen holder was in contact with the chrome pattern formed on the outer peripheral portion 160. The measuring points 1, 2, 3, and 4 are positioned to be adjacent to the outer periphery of the pattern portion 130 to evaluate the difference between grounding and non-grounding of the photomask 100 ′ and the specimen holder. It was.

도 16 내지 도 19의 사진들은 패턴 시프트 현상에 의해서 실제 위치하는 패턴들이 아닌 이웃하는 다른 패턴들이 촬영된 것을 보여줌에 비해, 도 20 내지 도 23은 실제 위치하는 패턴 형상들을 뚜렷이 보여주고 있으며 이는 패턴 시프트 현상 발생이 방지되었음을 입증한다.While the photographs of FIGS. 16 to 19 show that other patterns other than the actual patterns are photographed by the pattern shift phenomenon, FIGS. 20 to 23 clearly show the pattern shapes that are actually located, which is a pattern shift. Demonstrate that the phenomenon has been prevented.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.

상술한 본 발명에 따르면, 시료의 표면을 SEM 촬영할 때 SEM 촬영 이전에 시료 표면에 의도적으로 이온 등과 같은 전하를 제공함으로써, SEM 촬영 초기의 포커스 불량 및 패턴 시프트 현상이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이러한 의도적인 전하의 제공은 시료 표면에 미리 전하를 대전시켜 시료 표면에 일전 수준의 전하 준위를 형성하는 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, SEM 촬영에 의해 입사되는 1차 전자 등의 회절 또는 반발 현상이 발생하는 것을 방지하여 안정된 SEM 촬영을 구현할 수 있다.According to the present invention described above, when SEM imaging of the surface of the sample, by intentionally providing charges such as ions or the like to the surface of the sample before SEM imaging, it is possible to suppress the occurrence of poor focus and pattern shift phenomenon at the beginning of SEM imaging. Such intentional provision of charge can be obtained by previously charging the charge on the surface of the sample to form a previous level of charge on the surface of the sample. Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of diffraction or repulsion of primary electrons, etc. incident by the SEM imaging, thereby achieving stable SEM imaging.

이에 따라, SEM 활영 초기에 안정화 기간을 줄일 수 있다. 즉, 패턴 시프트현상 등이 제거되어 안정한 화상을 얻는 데 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있다. 이에 따라, 포토 마스크와 같은 반도체 장치 제조에 이용되는 시료를 분석하는 데에서와 같이 매우 많은 SEM 촬영이 필요한 검사에서, 검사에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있어 반도체 장치의 생산성 향상 및 그 제품의 품질 향상을 구현할 수 있다.Accordingly, the stabilization period can be reduced at the initial stage of SEM running. That is, the time required for obtaining a stable image by eliminating the pattern shift phenomenon and the like can be greatly reduced. As a result, in an inspection requiring very large SEM imaging, such as in analyzing a sample used for manufacturing a semiconductor device such as a photo mask, the time required for inspection can be greatly reduced, thereby improving the productivity of the semiconductor device and the quality of the product. Improvements can be implemented.

또한, 시료 표면과 시료 홀더를 절연시킴으로써, 즉, 접지를 하지 않음으로써, 패턴 시프트 또는 포커스 불량을 보다 더 방지할 수 있다. 이에 따라, 포토 마스크와 같은 시료 표면의 전 영역에서의 패턴들에 대해서 정확하고 신속하게 SEM 사진을 얻을 수 있다.In addition, by insulating the sample surface and the sample holder, that is, by not grounding, it is possible to further prevent the pattern shift or the focus failure. As a result, it is possible to accurately and quickly obtain SEM images of the patterns of the entire area of the sample surface such as the photo mask.

Claims (23)

시표 표면을 상기 시표 표면으로부터 2차 전자들이 방출되도록 야기하는 1차 전자 빔으로 스캔하는 단계;Scanning the target surface with a primary electron beam causing secondary electrons to be emitted from the target surface; 상기 1차 전자 빔을 스캔하기 이전에 상기 시료의 표면에 의도적으로 전하를 대전시켜 상기 표면에서의 전하 분포의 균일성을 증가시켜 상기 1차 전자들이 상기 표면에 접근할 때 전기적인 이끌림 또는 반발에 의해서 회절되는 경향을 줄이는 단계; 및Prior to scanning the primary electron beam, the surface of the sample is intentionally charged to increase the uniformity of the charge distribution on the surface, resulting in electrical attraction or repulsion when the primary electrons approach the surface. Reducing the tendency to diffract by; And 상기 시료의 표면으로부터 방출되는 2차 전자들을 포획하는 단계;Capturing secondary electrons emitted from the surface of the sample; 상기 포획된 2차 전자들을 신호로 전환하는 단계; 및Converting the captured secondary electrons into a signal; And 상기 신호를 바탕으로 상기 1차 전자 빔들이 스캔된 상기 시료의 표면의 화상을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.Obtaining an image of the surface of the sample from which the primary electron beams are scanned based on the signal. 제1항에 있어서, 상기 시료의 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 1, wherein the step of intentionally charging the surface of the sample 상기 시료의 표면에 이온들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.And providing ions to the surface of the sample. 제1항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 1, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료의 표면에 전자들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.Providing electrons to the surface of the sample. 제1항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 1, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료의 표면에 음의 극성의 전하를 제공하는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.Providing a charge of negative polarity to the surface of the sample. 제1항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 1, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료의 표면에 양의 극성의 전하를 제공하는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.Providing a positive polarity charge on the surface of said sample. 제1항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 1, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료에 이오나이저를 도입하고 상기 이오나이저로 전기적인 전하들을 발생시켜 상기 전하들을 상기 시료 표면에 제공하는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.Introducing an ionizer into the sample and generating electrical charges with the ionizer to provide the charges to the sample surface. 제1항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 1, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료에 전자총을 도입하고 상기 전자총으로 전자들을 발생시켜 상기 전자들을 상기 시료 표면에 제공하는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.Introducing an electron gun into the sample and generating electrons with the electron gun to provide the electrons to the sample surface. 제1항에 있어서, 상기 시료 표면에서의 전하 수준을 측정하고,The method of claim 1, wherein the charge level at the sample surface is measured, 상기 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는 상기 전하 수준이 이정 수준에까지 도달할 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.And wherein said step of intentionally charging a charge is performed until said charge level reaches a milestone level. 제1항에 있어서, 상기 의도적으로 전하를 대전시키는 단계에서The method of claim 1, wherein intentionally charging an electric charge 상기 시료 표면은 전기적으로 접지되지 않는 것을 특징으로 하는 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.And said sample surface is not electrically grounded. 전기적 부도체에 의해서 격리된 패터닝된 도전체로 이루어진 시료를 준비하는 단계;Preparing a sample consisting of a patterned conductor isolated by electrical insulators; 상기 시표 표면을 상기 시표 표면으로부터 2차 전자들이 방출되도록 야기하는 1차 전자 빔으로 스캔하는 단계;Scanning the target surface with a primary electron beam causing secondary electrons to be emitted from the target surface; 상기 1차 전자 빔을 스캔하기 이전에 상기 시료의 표면에 의도적으로 전하를 대전시켜 상기 표면에서의 전하 분포의 균일성을 증가시켜 상기 1차 전자들이 상기 표면에 접근할 때 전기적인 이끌림 또는 반발에 의해서 회절되는 경향을 줄이는 단계; 및Prior to scanning the primary electron beam, the surface of the sample is intentionally charged to increase the uniformity of the charge distribution on the surface, resulting in electrical attraction or repulsion when the primary electrons approach the surface. Reducing the tendency to diffract by; And 상기 시료의 표면으로부터 방출되는 2차 전자들을 포획하는 단계;Capturing secondary electrons emitted from the surface of the sample; 상기 포획된 2차 전자들을 신호로 전환하는 단계; 및Converting the captured secondary electrons into a signal; And 상기 신호를 바탕으로 상기 1차 전자 빔들이 스캔된 상기 시료의 표면의 화상을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.Obtaining an image of the surface of the sample on which the primary electron beams are scanned based on the signal. 제10항에 있어서, 상기 시료의 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 10, wherein the step of intentionally charging the surface of the sample 상기 시료의 표면에 이온들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.Providing ions to the surface of said sample, wherein the scanning electron microscope image of the surface of the photomask used in the manufacture of a semiconductor device. 제10항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 10, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료의 표면에 전자들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는방법.Providing electrons to the surface of the sample, wherein the scanning electron microscope image of the surface of the photomask used in the manufacture of a semiconductor device. 제10항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 10, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료의 표면에 음의 극성의 전하를 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.A method of obtaining a scanning electron microscope image of the surface of a photomask used in the manufacture of a semiconductor device, characterized by providing a negative polarity charge to the surface of the sample. 제10항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 10, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료의 표면에 양의 극성의 전하를 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.A method of obtaining a scanning electron microscope image of the surface of a photomask used in the manufacture of a semiconductor device, characterized by providing a positive polarity charge to the surface of the sample. 제10항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 10, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료에 이오나이저를 도입하고 상기 이오나이저로 전기적인 전하들을 발생시켜 상기 전하들을 상기 시료 표면에 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.A method of obtaining a scanning electron microscope image of the surface of a photomask for use in manufacturing a semiconductor device, comprising introducing an ionizer into the sample and generating electrical charges with the ionizer to provide the charges to the sample surface. 제10항에 있어서, 상기 시료 표면에 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는The method of claim 10, wherein intentionally charging the sample surface 상기 시료에 전자총을 도입하고 상기 전자총으로 전자들을 발생시켜 상기 전자들을 상기 시료 표면에 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.A method of obtaining a scanning electron microscope image of the surface of a photomask used in the manufacture of a semiconductor device, comprising introducing an electron gun into the sample and generating electrons with the electron gun to provide the electrons to the sample surface. 제10항에 있어서, 상기 시료 표면에서의 전하 수준을 측정하고,The method of claim 10, wherein the charge level at the sample surface is measured, 상기 의도적으로 전하를 대전시키는 단계는 상기 전하 수준이 이정 수준에까지 도달할 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.And wherein said step of intentionally charging a charge is performed until said charge level reaches a milestone level. 제10항에 있어서, 상기 의도적으로 전하를 대전시키는 단계에서11. The method of claim 10, wherein intentionally charging the charge 상기 시료 표면은 전기적으로 접지되지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 표면의 주사 전자 현미경 화상을 얻는 방법.And said sample surface is not electrically grounded. A method of obtaining a scanning electron microscope image of the surface of a photomask used for fabricating a semiconductor device. 챔버,chamber, 상기 챔버 내에 도입되고 1자 전자 빔을 발생시켜 상기 챔버 내에 장착되는 시료의 표면을 가로질러 상기 빔을 스캔하는 전자빔부,An electron beam portion introduced into the chamber and generating a single-character electron beam to scan the beam across the surface of the specimen mounted in the chamber; 상기 챔버 내에 도입되고 상기 시료로부터 방출되는 2차 전자들을 검출하여 상기 2차 전자들이 방출되는 시표의 표면을 대표하는 신호를 발생하는 2차 전자 검출부, 및A secondary electron detector which detects secondary electrons introduced into the chamber and emitted from the sample to generate a signal representative of the surface of the target from which the secondary electrons are emitted; and 상기 2차 전자 검출부에 연결되어 상기 신호를 화상으로 변화시키는 처리부를 포함하는 화상 촬영부; 및An image capturing unit connected to the secondary electron detection unit and including a processing unit to change the signal into an image; And 상기 화상 촬영부에 연결되고 전기적 전하를 발생시켜 상기 시료의 표면에제공하는 작용을 하는 전하 발생부를 포함하는 시료 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료의 화상을 얻기 위한 주사 전자 현미경 장치.And a sample processing unit connected to the image pickup unit, the sample processing unit including a charge generation unit for generating an electrical charge and providing the surface to the surface of the sample. 제19항에 있어서, 상기 전하 발생부는The method of claim 19, wherein the charge generating unit 이온을 제공하는 이오나이저인 것을 특징으로 하는 시료의 화상을 얻기 위한 주사 전자 현미경 장치.It is an ionizer which provides an ion, The scanning electron microscope apparatus for obtaining the image of a sample. 제19항에 있어서, 상기 시료 처리부는The method of claim 19, wherein the sample processing unit 상기 시료가 장착되는 보조 챔버를 더 포함하고,Further comprising an auxiliary chamber in which the sample is mounted, 상기 전하 발생부는 상기 보조 챔버에 설치되는 전자총인 것을 특징으로 하는 시료의 화상을 얻기 위한 주사 전자 현미경 장치.And said charge generating portion is an electron gun provided in said auxiliary chamber. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 시료 처리부로부터 상기 화상 촬영부의 챔버로 시료를 이동시키는 작용을 하는 로더부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시료의 화상을 얻기 위한 주사 전자 현미경 장치.A scanning electron microscope device for acquiring an image of a sample, further comprising a loader portion for moving a sample from the sample processing portion to the chamber of the image pickup portion. 제19항에 있어서, 상기 시료를 장착하는 데 이용되는 시편 홀더를 더 포함하고 상기 시편 홀더는 상기 시료와 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 시료의 화상을 얻기 위한 주사 전자 현미경 장치.20. The scanning electron microscope device of claim 19, further comprising a specimen holder used to mount the specimen, wherein the specimen holder is electrically insulated from the specimen.
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