KR20020061641A - 하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법 및 시스템 - Google Patents

하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20020061641A
KR20020061641A KR1020027007587A KR20027007587A KR20020061641A KR 20020061641 A KR20020061641 A KR 20020061641A KR 1020027007587 A KR1020027007587 A KR 1020027007587A KR 20027007587 A KR20027007587 A KR 20027007587A KR 20020061641 A KR20020061641 A KR 20020061641A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
specimen
feature
trench
objective lens
charged particle
Prior art date
Application number
KR1020027007587A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100489911B1 (ko
Inventor
알렉스 골덴시테인
라델 벤-아브
펄-애셔
이고르 페트로브
나다브 하스
파벨 아다멕
야론 골드
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20020061641A publication Critical patent/KR20020061641A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100489911B1 publication Critical patent/KR100489911B1/ko

Links

Classifications

    • 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
    • G01B15/04—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 for measuring contours or curvatures
    • 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
    • H01J37/26—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
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/2611—Stereoscopic measurements and/or imaging

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

본 발명은 하전도니 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 상이한 관찰 각도를 사용하여 이루어진 1개 이상의 표본 이미지를 제공하여, 표본의 단일 이미지를 비교하여, 표본 부근에 다수의 추가의 정보를 액서스할 수 있다. 상이한 관찰 각도(입사각)은 2개의 이미지 사이의 빔을 경사지게지게 하고 표본을 새로운 위치로 이동시킴으로써 달성되어 빔을 경사시킴으로써 발생되는 빔의 변위를 보정한다. 따라서, 제 2 이미지를 표시/기록하는 동안 빔은 제 1 이미지를 표시/기록하는 동안에 스캔되는 것과 같은 영역 위에서 스캔된다. 색수차의 보정을 위한 편향 및 포커싱 시스템 및 반도체 표면 상의 구조를 정확히 측정하기 위한 샘플이 개시된다.

Description

하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR THE EXAMINATION OF SPECIMEN USING A CHARGED PARTICLE BEAM}
종래의 광학 현미경의 해상도는 가시광의 파장에 의해 제한되었다. 또한 최고 해상도에서 종래의 광학 현미경은 매우 얕은 필드 깊이를 갖는다. 이러한 두가지 제한은 표본의 검사를 위한 하전 입자 장치를 보편화되게 하였다. 광학적 광을 가속된 하전 입자, 예를 들어 전자와 비교할때 짧은 파장을 나타내며, 이는 해상력 증가를 나타낸다. 따라서, 하전 입자 빔, 특히 전자 빔은 생물학, 의학, 재료 과학, 및 리소그래피의 다양한 분야에 사용된다. 예로는 사람, 동물, 및 식물 질병의 식별, 서브 셀률라 부품 및 DNA와 같은 구조의 가시화, 복합 재료 구조, 박막, 및 세라믹의 측정, 또는 반도체 기술에서 사용되는 마스크 및 웨이퍼의 검사를 포함한다.
또한, 하전 입자 장치는 고체 표면의 마이크로구조의 검사에 매우 적합하다. 특히, 스캐닝 전자 현미경은 표면의 마이크로구조를 검사하기 위한 다용도 기구이며, 이는 동일한 이미지에서 필드 깊이와 높은 공간 해상도가 조합되어, 단지 최소의 샘플 준비만이 요구되기 때문이다. 현대의 기구는 1nm의 작은 피쳐(feature)를 식별하며, 수직 방향으로 수십 미크론의 크립스(crisp) 포커스를 유지한다. 따라서, 이는 고도의 집적 회로의 복잡하고 상세한 표면의 통합적인 검사에 적합하다. 예를 들어, 하전 입자 장치는 반도체 산업에서 웨이퍼 처리과정의 품질을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 따라서, 장치는 실제로는 제조 환경내에 위치되어, 웨이퍼 처리과정의 문제점을 가능한 빠르게 인식한다.
그러나, 종래의 하전 입자 장치는 큰 수동 인터퍼런스 없이는 정확한 임계 치수, 정확한 높이 또는 정확한 에치 폭 측정을 제공할 수 없다. 예를 들어, 2개의 이미지 포인트 사이의 높이 차의 측정을 위해, 노출 사이에 한정된 표본 기울기로 2개의 이미지가 기록된다. 그러나, 기계적으로 경사진 표본은 다수의 단점을 나타낸다. 기계적인 결함으로 인해 표본의 측방 이동은 불가피하게 스테레오 이미지 쌍의 엘리먼트 사이에 오정렬을 야기시킬 수 있다. 따라서, 공정을 상당히 지연시키는 부가의 정렬이 요구된다. 또한, 경사진 큰 표본, 예를 들어 12 인치 반도체 웨이퍼는 진동에 대해 스테이지의 적절한 저항력을 확보하기 위해 매우 튼튼하고 비용이 비싼 기계적 구성을 필요로 한다.
표본의 기계적 경사와 관련된 문제점을 해결하기 위해, 동일한 결과를 얻도록 전자-광학 칼럼에서 전기적으로 전자 빔을 경사지게 하는 방법이 제안되었다. B.C. Brenton 등의 "A DYNAMIC REAL TIME 3-D MEASUREMENT TECHNIQUE FOR IC INSPECTION", Microelectronic Engineering 5 (1986) 541-545 및 North Holland 또는 J.T.L. thong 등의 "In Situ Topography Measurement in the SEM", SCANNINGVol. 14, 65-72(1992), FAMS Inc. 참조. 그러나, 제시된 시스템의 높이 해상도는 75-100 nm 범위에 있어, 반도체 산업의 요구사항에는 불충분하다.
이러한 문제로 인해, 임계 치수 측정 및 측벽 프로파일링은 원자력(atomic force) 현미경으로 이루어진다. 그러나, 원자력 현미경은 부가의 실험적인 셋업이 요구되며 이는 비용을 크게 증가시키고 또한 속도를 늦춘다. 따라서, 정확한 임계 치수, 정확한 높이 또는 정확한 에지 폭 측정을 위해 표본을 검사하는 보다 빠르고 자동적인 방법이 요구된다.
본 발명은 표본(specimen) 검사를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 하전 입자 빔으로 표본을 조사하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하전 입자 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하전 입자 장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하전 입자 장치의 개략도.
도 4는 도 3의 실시예의 대물 렌즈를 나타내는 확대도.
도 5는 도 4의 확대도.
도 6A 및 도 6B는 평탄한 표면으로부터 연장되고 그의 높이가 측정되는 필라(pillar)를 나타낸 도면.
도 7A 및 도 7B는 평탄한 표면으로부터 하향 연장되고 그의 하부에서 폭이 측정되는 콘택홀을 나타낸 도면.
도 8A 및 도 8B는 평탄한 표면으로부터 상향 연장되고 그의 하부에서 폭이 측정되는 라인을 나타내는 도면.
도 9A 및 도 9B는 웨이퍼의 표면 상에 존재하는 트렌치의 상부도 및 경사도.
도 10A 및 도 10B는 웨이퍼의 표면 상에 존재하는 라인의 상부도 및 경사도.
본 발명은 하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 상이한 관찰(view) 각도로 이루어진 1개 이상의 표본을 제공하여, 표본의 단일 상부 관찰 이미지를 비교하여, 표본 부근의 다수의 추가 정보가 액서스 될 수 있다. 상이한 관찰 각도(입사 각도)는 빔을 경사지게함으로써 발생된 빔의 변위가 보정되도록 2개의 이미지 사이의 빔을 경사지게하고 새로운 위치로 표본을 이동시킴으로써 달성된다. 따라서, 제 2 이미지를 표시/기록하면서 빔은 제 1 이미지를 표시/기록하면서 스캔되는 것과 동일한 영역 위로 기본적으로 스캔된다. 또한, 본 발명은 이러한 개선된 방법을 수행할 수 있는 표본의 검사를 위한 장치를 제공한다.
한편으로는 경사진 각도의 입사각을 제공하고 다른한편으로는 표본의 대응되는 이동을 제공함으로써, 표본의 스테레오 이미지는 어떤 추가의 정렬을 필요로 하지 않고 과도한 이미지 처리를 필요로 하지 않고 빠르고 신뢰성 있는 방식으로 산출될 수 있다. 따라서, 스테레오 이미지에 포함되고 다양한 경우에 이용가능성이 있는 추가의 정보가 임의의 추가 비용없이 액서스될 수 있다.
본 발명의 또다른 면에 따라, 표본의 표면상에서 하전 입자 빔을 예정된 입사각으로 향하게 하는 방법이 제공된다. 예정된 입사각은 대물렌즈의 광축으로부터 빔이 멀리 편향되게 하는 작업과 표본상의 빔을 포커싱하는 작업을 조합함으로써 달성된다. 표본의 표면 상의 색수차가 최소화되도록 편향은 서로 조절되는 적어도 2개의 스텝에서 행해진다. 또한 본 발명은 이러한 개선된 방법을 수행할 수 있도록 하전 입자 빔이 표본 샘플상으로 향하게 하는 칼럼을 제공한다.
본 발명자는 편향의 제 1 스텝에 의해 야기된 색수차는 2개의 편차가 적절히 조절되는 경우 편차의 제 2 스텝에 의해 넓은 범위에서 보정될 수 있다는 것을 발견했다. 2 스텝 편향 및 빔 포커싱의 조합은 해상도를 수 나노미터의 범위에 있게 하며, 이는 경사진 입사각을 제공하지 않고 달성될 수 있는 해상도와 비교된다. 따라서, 본 발명은 큰 색수차로부터 야기되는 해상도 감소를 일으키지 않고 표본 상에 다양한 각도를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 또다른 면에 따라, 표본의 표면 특히, 반도체 웨이퍼 상의 표면 상에서 중요한간격의 정확한 측정을 제공하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 매우 빠르고 신뢰성있는 방식으로 정보를 얻도록 경사진 하전 입자 빔을 사용한다.
본 발명의 상기 설명 및 이하 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조로 보다 상세히 설명된다.
예비적으로, 본 발명이 임의의 하전 입자 장치를 사용할 수 있다는 것을 당업자는 인식할 수 있을 것이다. 그러나, 편의상 본 발명은 스캐닝 전자 현미경(SEM)에서의 실시와 관련하여 설명한다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 도 1에 개략적으로 도시된다. 장치의 기본 부품으로는 전자 소스(2), 렌즈 시스템(집광 렌즈(5) 및 대물 렌즈(10)), 스캐닝 코일(12A, 12B), 빔 시프트 코일(7) 및 검출기(16)가 있다. 동작시에 전자 빔(4)이 전자 소스(2)로부터 방출된다. 예를 들어, 전자 소스는 텅스텐-헤어핀 총, 란탄-헥사보라이드 총, 또는 전계-방출 총일 수 있다. 전자는 전자 소스(2)로 공급되는 가속 전압에 의해 가속된다. 일반적으로 전자 소스에 의해 직접 형성된 빔 직경은 너무 커서 높은 배율로 날카로운 이미지를 형성할 수 없기 때문에, 전자 빔(4)은 집광 렌즈(5)를 통해 가이드되어, 빔이 축소되고 전자 빔(4)이 표본(8)을 향하게 된다.
다음 전자 빔(4)은 대물 렌즈(10)의 광축을 따라 그의 경로로부터 멀리 전자 빔(4)을 편향시키는 편향기(7A)의 필드로 들어간다. 편향기(7A)는 표본(8)의 표면 위로 텔레비젼 형상의 레스터에 있는 전자 빔(4)을 이동시키는데 사용되는 스캐닝 코일(12)에 후속된다. 스캐닝 코일(12) 뒤로 표본(8)상으로 전자 빔(4)을 포커스하는 대물렌즈(10)로 전자 빔(4)이 들어간다. 대물 렌즈(10)는 전자 빔(4)을 포커스 할 뿐만 아니라 전자 빔(4)을 회전시킨다. 그러나, 이러한 효과는 2차원 도면에서는 설명하기 어렵고 당업자라면 이러한 부가적 효과를 잘 알고 있을 것이기 때문에 도시하지 않는다.
편향기(7A) 및 대물 렌즈(10)의 조합 작용으로 인해, 전자 빔(4)은 예정된 경사 각도, 바람직하게 1° 내지 20° 사이의 범위로 표본과 부딪친다. 전자가 표본(8)의 표면을 때리는 경우, 상이한 에너지의 전자, X 레이, 광, 및 열과 같은 다양한 2차적인 부산물 뿐만 아니라 후방에서 산란된 전자가 형성된다. 이러한 많은 2차적인 부산물 및/또는 후방산란된 하전 입자는 표본의 이미지를 산출하는데 사용되고 표본으로부터 추가의 데이터를 교정하는데 사용된다. 표본의 검사 또는 이미지 형성에 매우 중요한 2차적인 부산물은 상대적으로 낮은 에너지(3 내지 50eV)를갖는 다양한 각도에서 표본(8)으로부터 탈출되는 2차적인 전자들이다. 2차 및 후방 산란된 전자들은 편향기(16)에 도달하게 되어 측정된다. 표본 위의 전자 빔을 스캐닝하고 편향기(16)의 출력을 표시/기록함으로써, 표본(8)의 표면 이미지가 형성된다.
표본(8)은 모든 방향으로 수평으로 이동가능한 스테이지(11)(표본 지지체) 상에서 지지되어, 전자 빔(4)이 검사되는 표본 상의 타겟 영역에 도달하게 된다. 표본(8)이 경사진 입사각도에서 관찰되는 경우, 전자 빔은 광축을 따라 표본을 때리는 것이 아니라, 광축으로부터 변위된다. 따라서, 스테이지(11)는 전자 빔이 빔 시프트 코일(7A)에 의해 편향되지 않는 경우 때릴 수 있는 표본상의 동일한 영역을 때릴 수 있도록 표본(8)과 대응하는 이동을 수행한다. 전자 빔(4)의 편향 및 그에 따른 입사각이 변경될 경우, 예를 들어 쌍의 스테레오 이미지가 형성되도록, 스테이지(11)는 다시 표본(8)을 새로운 위치로 이동시켜 빔을 경사지게 함으로써 발생되는 빔의 변위를 정정한다. 따라서, 2개의 이미지 사이에 임의의 오정렬이 기본적으로 방지될 수 있다.
한편으로는 경사진 입사각을 제공하고 다른 한편으로는 표본을 대응되게 이동시킴으로써, 표본의 스테레오 이미지가 임의의 추가적 정렬을 요구하지 않고도 빠르고 신뢰성 있는 방식으로 형성될 수 있다. 따라서, 스테레오 이미지에 포함되고 많은 경우에 매우 유용한 추가의 정보가 임의의 추가적 비용없이 액서스될 수 있다. 일반적으로, 스테레오 쌍의 이미지는 경사진 입사각을 사용하여 형성된다. 그러나, 응용 용도에 따라, 스테레오 이미지중 하나는 표본의 상부 관찰(θ=0°)을이용하여 형성될 수도 있다.
도 1에 도시된 실시예는 전자 빔(4)을 편향시키기 위해서 프리-렌즈 편향기기(7A)를 사용한다. 전자 빔(4)의 편향은 색수차를 야기시키는 대물 렌즈(10)를 통해 빔의 오프-축 경로에 이른다.
색수차를 감소시키기 위해서, 도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 장치의 개략도를 나타낸다. 이 실시예는 이하의 설명을 제외하면 도1과 유사하다. 프리-렌즈 편향기(7A)가 대물 렌즈(10) 내에 위치된 인-렌즈 편향기(7B)로 대체되었다. 편향기(7B)가 대물 렌즈(10)의 필드 내에 위치된 경우, 색수차가 현저히 감소된다. 편향기(7B)가 대물 렌즈(10)의 필드 내에 깊이 위치하거나 심지어 대물 렌즈 아래에 부분적으로 위치되면, 감소치는 50%이상일 수 있다.
시스템의 성능을 보다 향상시키기 위해, 도2에 도시된 실시예는 스테이지(11)에 통합된 기준 타겟(40)을 포함한다. 기준 타겟(40)은 기준 타겟(40)에 충돌하는 전자빔(4)의 정확한 입사각을 결정하는 데 사용된다. 예를 들어, 기준 타겟은 수직벽을 나타내는 라인 또는 트렌치의 순환 구조를 포함할 수 있다. 기준 타겟(40)이 전자빔(4)의 스캐닝 영역 내에 위치하도록 스테이지(11)을 이동함으로써, 전자빔(4)이 예정된 입사각으로 기준 타겟(4)에 충돌하도록 기준 타겟(40)의 이미지는 입사각을 측정하고 (예를 들어, 편향기(7B), 대물 렌즈(10), 빔 에너지 등에 대한) 파라미터 세팅을 확인하는 데 사용될 수 있다. 일단 이러한 파라미터 세팅이 확인되면, 실제 표본(8)에 대한 정확한 측정에 계속 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 기준 타겟(40)은 스테이지(11)에 통합된다. 그러나, 기준 타겟(40)은 예를 들어 기준 타겟(40)을 전자빔(4)의 스캐닝 영역으로 이동시키기 위해 회전될 수 있는 분리된 지지체 상에 제공될 수도 있다. 게다가, 기준 타겟(40)의 가열에 의해 타겟의 표면에 존재하는 오염물을 증발시키기 위해 가열 시스템(도시되지 않음)이 기준 타겟(40)에 제공될 수도 있다. 가끔씩 기준 타겟을 가열시킴으로써, 오염되지 않은 기준 타겟이 긴 시간 주기동안 보장될 수 있다. 결과적으로, 전체 시스템의 가동 휴지 시간이 감소될 수 있다.
색수차를 더 감소시키기 위해, 도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 장치의 개략도를 도시한다. 이 실시예는 이하의 설명은 제외하면 도 1 및 도 2와 유사하다. 프리-렌즈 편향기(7A) 또는 인-렌즈 편향기(7B)를 사용하는 대신, 도 3에 도시된 실시예는 프리-렌즈 편향기(7A) 및 인-렌즈 편향기(7B)를 결합하여 사용한다. 이러한 코일에 의해 발생된 편향이 적절하게 조정되며, 이 실시예에서 프리-렌즈 편향기(7A)인 제1 편향기에 의해 발생된 색수차가 인-렌즈 편향기(7B)인 제 2 편향기에 의해 상당히 보정될 수 있다는 것이 본 발명에 의해 밝혀졌다. 본 실시예에서, 프리-렌즈(7A) 및 인-렌즈(7B)가 사용된다. 그러나, 동일한 결과를 얻기 위해 두 개의 프리-렌즈 편향기 및 두 개의 인-렌즈 편향기를 사용하는 것도 가능하다.
두 편향기의 정확한 조정은 예를 들어 선택된 입사각, 빔 에너지, 대물 렌즈 전류 등과 같은 다수의 파라미터에 의존한다. 그러나, 본 발명의 실행은 이러한 파라미터 및 빔 편향에 의해 발생한 색수차에 대한 영향에 대한 정확한 정보에 의존하지 않는다. 미리 선택된 입사각에 대해 최소의 색수차가 얻어지는 편향기의 방향 및 프리-렌즈 및 인-렌즈의 편향각은 표본(8) 자체의 이미지 또는 기준 타겟(40)의 이미지로부터의 결과 이미지에서 실험적으로 추론될 수 있다. 이어, 프리-렌즈 및 인-렌즈 편향기의 결합된 작용은 해상도를 수 나노미터의 영역까지 이르게 하며, 이는 기울어진 입사각을 제공하지 않고 달성될 수 있는 해상도와 비교될 수 있다. 따라서, 본 발명은 표본에 대한 큰 입사각이 큰 색수차로부터 발생하는 해상도의 감소없이 제공될 수 있다.
시스템의 성능을 더 향상시키기 위해, 도3에 도시된 실시예는 자기 렌즈(10A) 및 정전기 렌즈(10B)가 결합된 대물 렌즈(10)를 포함한다. 결과적으로, 대물 렌즈(10)는 자기-정전기 합성 렌즈이다. 바람직하게, 자기-정전기 합성 렌즈(10)의 정전기 부분은 정전기 지연 렌즈(10B)이다. 이러한 자기-정전기 합성 렌즈(10)는 SEM의 경우 수 백 전자 볼트와 같은 낮은 가속 에너지로 우수한 해상도를 제공한다. 특히 현대 반도체 산업에서, 방사 감지 표본의 충전 및/또는 손상을 방지하기 위하여, 이러한 저가속 에너지가 바람직하다.
도 4와 도 5는 도 3에 도시된 복합 자기-정전기 렌즈(10)와 표본(8)상의 확대도를 도시한다. 작은 초점 길이를 이루기 위하여, 여기 코일(excitation coil)을 통해 전류에 의해 생성된 자속은 폴 피스(pole piece)를 통해 전도되고 자기 렌즈의 광학 축을 따라 작은 영역내에 집중된다. 자기 필드는 광학 축 둘레에서 대칭하여 회전하고 상부 및 하부 폴 피스 사이의 폴 갭내에서 최대값에 도달한다. 더욱이, 빔 시프트 코일(7B)는 대물 렌즈(10A)의 자기 필드 내부에 위치하여, 각각의 자체의 필드 사이에서 현저하게 중첩한다.
자기 렌즈(10A)에 추가하여, 도 3 내지 도5에 도시된 실시예는 자기 렌즈(10A)에 인접하여 위치한 정전기 지연 렌즈(10B)를 포함한다. 정전기 지연 렌즈(10B)는 다른 전위를 갖는 두 개의 전극을 갖는다. 도시된 실시예에서 두 개의 전극중 하나는 광학 축을 따라 자기 렌즈(10A)내에 배열된 원통형 빔 튜브(14)에 의해 형성된다. 정전기 지연 렌즈(10B)의 제 2 전극은 자기 렌즈(10A) 아래에 제공되는 금속 컵이다. 시스템의 동작시에 제 1 전극은 일반적으로, 예컨대 8kV의 높은 포지티브 전위를 가지며, 제 2 전극은 예컨대 3kV의 낮은 포지티브 전위를 갖기 때문에, 전극은 제 1 에너지로부터 낮은 제 2 에너지로 해당 정전기 필드 내에서 감속된다.
도 4와 도 5에 도시된 예에서 표본(8)은 접지 전위를 갖는다. 따라서, 금속 컵과 표본(8) 사이에 추가의 정전기 지연 필드가 존재한다. 금속 컵과 표본(8) 사이의 정전기 지연 필드로 인해, 빔 시프트 코일(7A 및 7B)에 의해 유발된 전자 빔(4)의 초기 편향은 증가된 입사각의 유도에 의해 개선된다. 따라서 예정된 입사각을 이루기 위하여 오로지 빔 시프트 코일(7A 및 7B)에 의해 유발된 작은 편향만이 필요하다.
표본의 표면은 접지될 필요가 없다. 표본 표면 상의 전위는 또한 전압을 표본에 인가하여 조절될 수 있다. 전압은 예컨대, 회로의 단락을 검출하는데 사용되는 전압 반전 이미징(voltage contrast imaging)를 얻기 위하여, 웨이퍼에 인가될 수 있다. 금속 컵의 전위가 표본 표면상의 전위보다 높은 한, 정전기 지연 필드가생성된다.
도 5에 도시될 수 있는 것처럼, 표본 표면에 수직인 축과 관련하여 측정되는 것처럼, 표본(8)은 비스듬한 입사각(θ) 아래에서 도시될 때, 전자 빔은 대물 렌즈(10)의 광학 축을 따라 표본에 부딪히지(hit) 않는다. 전자 빔(4)은 광학 축으로부터 거리(d)만큼 떨어져 있다. 따라서, 단계(11)는, 만약 전자 빔이 빔 시프트 코일(7A)에 의해 편향되지 않았다면, 전자 빔이 부딪힐 표본 상의 동일한 영역에 부딪히도록 표본(8)의 관련된 이동을 수행한다. 전자 빔(4)이 편향되고, 이로인해 입사각(θ)이, 예컨대 - θ로 변할때, 단계(11)는 다시 표본(8)을 두 개의 이미지 사이의 오정렬(misregistration)이 기본적으로 방지될 수 있도록 새로운 위치로 이동시킨다.
도 6A와 도 6B는 하기 설명과 함께 어떻게 본 발명에 따라서 정확한 높이 측정이 수행되는지를 설명한다. 도 6A와 도 6B는 플랫 표면으로부터 연장하는 기둥(pillar)을 도시한다. 도 6A는 플랫 표면에 수직인 축과 관련하여 θL= -3°의 빔 기울기를 갖는 기둥의 이미지이고 도 6B는 θR= -3°의 빔 기울기를 갖는 기둥의 이미지이다.
기둥의 상부와 기저면 사이의 높이차 (Δh)를 검출하기 위하여 구별 피쳐가 각각의 레벨에 대하여 위치되어야 한다. 기둥의 상부상에서 플레이크(flake)의 우단부는 제 1 구별 피쳐로서 사용되었다. 기저면상에서 입자)의 단부는 제 2 구별 피쳐로서 사용되었다. 두 개의 이미지에서 두 개의 피쳐 사이의 X-방향의 거리가도 6A에서 P1 및 도 6B에서 P2로 측정된다. 다음에 거리(P1)과 거리(P2)(P = P1 - P2, P는 시차로 불림) 사이의 차이(P)는 기둥의 상부와 기저면 사이의 높이차(Δh)를 계산하기 위하여 사용된다. 높이차(Δh)는 다음 공식에 의하여 주어진다:
작은 각 근사치(θR,θL≤5°)에 대해서, 높이차는 또한
으로 주어질 수 있다.
도 6A와 도 6B에 나타난 예에서, 거리 P1은 0.546㎛에 대응하는 반면, 거리 P2는 0.433㎛에 대응한다. 따라서, 상기 예의 기둥(pillar)의 최상부와 최하부면 사이의 높이차 Δh는 1.076 ㎛이다.
본 발명으로 인하여, 표본으로부터 추가의 높이 정보를 얻는데에는 부가적인 노력이 전혀 들지 않는다. 그러나, 상기 추가의 정보는 종종 특히 구조적 특징이 복잡한 표본에 대해서 극히 유용하다. 상기 예에서, 기둥의 높이가 결정된다. 그리고, 동일한 절차가 또한 트렌치 또는 홀의 깊이를 결정하기 위해 사용될 수 있다는 것이 명백하다. 반도체 웨이퍼의 경우에, 트렌치의 정확한 깊이, 예를 들어, 절연 트렌치(isolation trench)의 깊이, 또는 콘택홀의 정확한 깊이는 제조 공정의 품질을 제어하기 위하여 극히 유용한 정보이다.
일단 트렌치 또는 홀의 깊이 또는 라인의 높이가 알려지면, 이러한 정보는부가적인 관련 피쳐를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 콘택홀의 깊이를 앎으로써, 본 발명의 부가적인 실시예가 콘택홀의 바닥에서 콘택홀의 실제 폭을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 도 7A와 도 7B는 평면으로터 아래쪽으로 연장하는 콘택홀의 이미지를 보여준다. 평면에 수직인 축과 관련하여 도 7A는 θL=-3°의 빔 경사도를 갖는 콘택홀의 이미지인 반면, 도 7B는 θR=+3°의 빔 경사도를 갖는 콘택홀의 이미지이다.
도 7A(좌측도)에, 콘택홀의 왼쪽 최상부 에지 T1, 오른쪽 최상부 에지 T2및 오른쪽 최하부 에지 BL가 나타나 있다. 도 7B(우측도)에, 다시 왼쪽 최상부 에지 T1와 오른쪽 최상부 에지 T2가 나타나 있다. 더욱이, 콘택홀의 왼쪽 최하부 에지 BR를 볼 수 있다. 좌측도인 도 7A에서 나타난 대로 가시 거리 T1BL과 T1T2, 우측도인 도 7B에서 나타난 대로 거리 T2BR를 측정함으로써, 최하부에서의 콘택홀의 실제 폭 Wb이 계산될 수 있다:
여기서 h는 콘택홀의 깊이이고, Wt는 최상부에서의 콘택홀의 폭이다. 본 실시예에서, Wt는 T1T2/cosθL에 의해 주어진다. 도 7A와 도 7B에 나타난 예에서, 거리 T1BL/cosθL은 0.29 ㎛에 대응하고, 거리 T2BR/cosθR은 0.334 ㎛에 대응하며, 거리 T1T2/cosθL은 0.4005 ㎛에 대응한다. 더욱이, 콘택홀의 깊이 h는 1.0 ㎛인 것으로 결정되었다. 따라서, 상기 예에서 콘택홀 최하부에서의 실제 폭 Wb은 0.324 ㎛이다.
상기 방법은 콘택홀들이 큰 가로세로비(깊고 좁음)를 갖고 있을 지라도 콘택홀 최하부에서의 실제 폭 W이 결정될 수 있다는 이점이 있다. 이것은 원자력 현미경법과 같은 다른 방법들이 이러한 경우에 극도의 어려움을 보여준다는 점에서 대조적이다.
콘택홀 최하부에서의 실제 폭 W 결정에 부가하여, 도 7A 또는 도 7B에서 볼 수 있는 측벽의 폭을 결정하기 위하여 본 발명의 부가적인 실시예가 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7B로부터, 콘택홀의 좌측벽의 폭이 결정될 수 있다. 상기 문맥에서, 측벽의 폭이란 측벽의 최상부와 측벽의 최하부 사이에 수평한 웨이퍼 플레인(plain) 방향으로의 횡적인 거리를 의미한다. 도 7B에서 나타난 가시 거리 T2BR를 측정함으로써 콘택홀의 좌측벽의 실제 폭 WL이 계산될 수 있다:
여기서, T2BR는 측벽의 최하부 에지와 트렌치 또는 홀의 반대측상의 최상부 에지 사이에서 측정된 가시 거리이고, h는 트렌치 또는 홀의 깊이, Wt는 트렌치 또는 홀의 최상부(top)에서의 폭, 그리고 θR은 도 7B의 이미지의 관찰각이다.
요약하면, 도 7A에 도시된 가시거리 T1BL을 측정함으로써 콘택 홀의 좌측벽의 실제 폭 WR이 계산될 수 있다.
여기서, T1BL은 트렌치 또는 홀의 측벽의 바닥(bottom) 에지와 반대편의 최상부 에지 사이에 측정된 가시 거리(visible distance), h는 트렌치 또는 홀의 깊이, Wt는 트렌치 또는 홀의 최상부에서의 폭, 그리고 θL은 도 7A의 이미지의 관측각도이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 라인의 높이를 알 수 있으므로 라인의 바닥에서의 실제 폭을 측정하기 위하여 라인의 한 쌍의 입체 이미지가 이용될 수 있다. 도 8A 및 도 8B는 각각 평평한 표면으로부터 상부로 확장되는 라인의 좌측면도 및 우측면도를 도시한다. 도 8A는 평평한 표면에 수직인 축에 대하여 θL= -3°의 빔 경사도를 가지는 라인의 이미지이고, 도 8B는 θR= +3°의 빔 경사도를 가지는 라인의 이미지이다.
도 8A에는 라인의 좌측 바닥 에지 X1, 좌측 최상부 에지 X2및 우측 최상부 에지 X3가 도시되어 있다. 도 8B에는 또한 라인의 좌측 최상부 에지 Y3및 우측 최상부 에지 Y2가 도시되어 있다. 게다가, 라인의 우측 바닥 에지 Y1도 도시되어 있다. 도 8A에 도시된 가시거리 X1X2및 X2X3, 그리고 도 8B에 도시된 가시거리 Y1Y2및 Y2Y3를 측정함으로써 라인의 바닥에서의 실제 폭 Wb를 계산할 수 있다.
또는
또는
여기서, h는 라인의 높이, Wt는 형상(feature)의 최상부에서의 폭이다. 예컨대, Wt는 Y2Y3/cos θR로 주어진다. 도 8A 및 도 8B에 도시된 예에서, 거리 (X1X2+ X2X3)/cos θL은 0.274 ㎛이고, 거리 (Y1Y2+ Y2Y3)/cos θR은 0.312 ㎛이며, 거리 Y2Y3/cos θR은 0.232 ㎛이다. 또한, 라인의 깊이 h는 0.8㎛로 측정된다. 따라서, 상기 예에서 라인의 바닥에서의 실제 폭 Wb는 0.27㎛이다.
전술한 공식 대신에 하기와 같은 추가의 등가 공식이 또한 사용될 수 있다.
또는
또는
또한, 상기 방법은 높은 종횡비(높고 폭이 좁은)를 가지는 라인에 대해서도라인의 하부에서의 실제 폭 W를 측정할 수 있는 장점을 가진다. 상기 방법은 이 경우에 극히 어려운, 예컨대 원자력을 이용한 현미경과 같은, 다른 여러 방법들과는 구별된다.
라인의 바닥에서의 실제 폭 W를 측정하는 것 외에 도 8A및 도 8B에 도시된 측벽의 폭을 측정하기 위하여 본 발명의 또다른 실시예가 이용될 수 있다. 예컨대, 도 8B에서 라인의 우측벽의 폭이 측정될 수 있다. 여기서 측벽의 폭이란 측벽의 최상부와 바닥 사이의 수평방향의 횡거리(lateral distance)를 의미한다. 도 8B에서 측정한 것과 같이 가시 거리(visible length)(Y1Y2)를 측정함으로써, 라인(line)의 우측벽의 실제 폭(WR)이 계산된다:
여기서, Y1Y2는 피쳐(feature)의 측벽의 기저 에지와 상부 에지 사이에서 측정된 가시 거리이고, h는 피쳐의 높이이며, θR는 도 8B의 이미지의 관찰각이다.
유사하게, 도 8A에서 측정한 것과 같이 가시 거리(X1X2)를 측정함으로써, 라인(line)의 좌측벽의 실제 폭(WL)이 계산된다:
여기서, X1X2는 피쳐의 측벽의 기저 에지와 상부 에지 사이에서 측정된 가시거리이고, h는 피쳐의 높이이며, θL는 도 8A의 이미지의 관찰각이다.
도 9A와 도 9B는 웨이퍼의 표면상에 존재하는 트렌치의 상부도 및 경사도이다. 도 9B에 도시된 바와 같이, 경사도는 트렌치의 측벽의 실제 특성(character)을 관찰하고 한정하는 것을 가능케 한다. 경사도에서, 측벽은 상부도인 도 9A에서 검출되지 않았던 것이 더욱 잘 그리고 더욱 상세하게 도시된다. 따라서, 트렌치의 좌측벽의 측면 프로파일(profile)은 도 9B로부터 추측할 수 있다. 더욱이, 두 이미지에서 동일한 에지부를 관찰함으로써, 상부도에서 볼 수 있었던 것의 두 배에 해당하는 수를 경사도에서 볼 수 있다. 명확하게, 이는 상당히 더 우수한 정확도를 가진 에지 폭의 측정이 가능하도록 한다.
도 10A와 도 10B는 웨이퍼의 표면상에 존재하는 라인의 정면도 및 기울어진 도면이다. 다시, 기울어진 도면(도 10B)은 라인의 측벽의 실제 특성을 관찰하고 한정하는 것을 가능케 한다. 기울어진 도면에서, 측벽은 T-상부(T-top)로서 정의되고 그 프로파일이 결정된다. 정면도(도 10A)에서, T-상부는 검출될 수 없다.
본 발명이 여러 실시예를 참조로 하여 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남 없이 첨부된 청구항에서 한정되는 바와 같은 여러 실행 및 변형이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 도 6 내지 도 8을 참조하여 제공된 각도, 높이 및 폭의 크기는 예시를 위한 것이며 다른 각도, 높이 및 폭의 크기가 사용될 수 있다. 유사하게, 대물렌즈의 구성도 예시를 위해 제공된 것이며, 다른 구성의 대물렌즈가 사용될 수 있다.

Claims (42)

  1. 하전 입자 빔으로 표본을 검사하는 방법으로서,
    a) 제 1 이미지를 생성하기 위하여 표본상에 빔을 스캐닝하여, 상기 빔이 제 1 입사각으로 표본의 표면에 부딪치는 단계;
    b) 빔을 기울이고 빔의 기울기에 대응하는 위치로 표본을 이동시켜, 빔이 제 2 입사각으로 표본의 표면에 부딪치고 빔의 기울기에 의해 발생된 빔의 변위가 보정되는 단계; 및
    c) 제 2 이미지를 생성하기 위하여 표본상에 빔을 스캐닝하여, 상기 빔이 제 2 입사각으로 표본의 표면에 부딪치는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 빔의 기울기는 대물렌즈의 광축에서 벗어나게 빔을 편향시키는 단계 및 표본위로 상기 빔을 포커싱하는 단계의 결합된 동작에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 빔의 편향은 빔이 대물렌즈의 필드에 진입하기전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 빔의 편향은 대물렌즈의 필드내에서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항에 있어서, 상기 빔은 서로에 조절되도록 두 단계로 편향되어 표본 표면의 색수차는 최소화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 단계는 빔이 대물렌즈의 필드에 진입하기 전에 행해지고 제 2 단계는 대물렌즈의 필드내에서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두개의 이미지는 표본의 높이 차를 측정하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두개의 이미지는 피쳐의 하부에서 트렌치 또는 홀 같은 표본의 표면에 리세스된 피쳐의 폭을 측정하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서, 상기 두개의 이미지는 피쳐의 하부에서 표본의 표면으로부터 돌출하는 피쳐의 폭을 측정하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두개의 이미지는 3차원 퍼셉션(perception)을 형성하기 위하여 사용될수있는 표본 표면의 입체 이미지를컴파일하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두개의 이미지는 피쳐의 3차원 표현을 형성하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두개의 이미지는 피쳐의 에지 폭을 측정하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두개의 이미지는 피쳐의 측벽 프로파일을 컴파일하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 하나의 기준 타켓은 정밀한 입사각을 결정하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 표본 검사용 하전 입자 장치로서,
    a) 하전 입자 빔을 제공하는 입자 소스;
    b) 하전 입자 빔을 표본에 포커싱하기 위한 대물렌즈;
    c) 표본으로부터 발생하는 적어도 하나의 제 2 생성물 및/또는 후방산란 입자를 측정하기 위한 검출기;
    d) 편향기 및 대물렌즈의 결합 작용에 의해 빔이 기울어져서 소정 입사각으로 표본에 부딪치도록 대물렌즈의 광학 축으로부터 빔을 편향시키기 위한 적어도 하나의 편향기;
    e) 빔의 기울기에 대응하는 위치에 표본을 배치하기 위한 표본 지지부; 및
    f) 이미지가 생성되도록 하전 입자 빔을 표본상에 스캐닝하는 스캐닝 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 편향기는 대물렌즈의 필드 외측 대물렌즈 앞에 배치되는 것을 특징으로 하는 하전 입자 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 편향기는 대물렌즈의 필드내에 배치되는 것을 특징으로 하는 하전 입자 장치.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 장치는 표본의 표면상 색수차가 최소화되도록 서로에 대해 조절되는 두개의 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 편향기는 대물렌즈의 필드 외측 대물렌즈 앞에 배치되고 제 2 편향기는 대물렌즈의 필드내에 배치되는 것을 특징으로 하는 하전 입자 장치.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항에 있어서, 상기 대물렌즈는 자기 렌즈 및 정전기 렌즈의 결합물인 것을 특징으로 하는 하전 입자 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 정전기 억제 필드는 정전기 렌즈 및 표본 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 하전 입자 장치.
  22. 제 15 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서, 하나의 기준 타켓은 정밀한 입사각을 결정하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 하전 입자 장치.
  23. 소정 입사각하에서 표본 표면상으로 하전 입자 빔을 지향시키는 방법으로서,
    a) 하전 입자 빔을 제공하는 단계;
    b) 대물렌즈의 광학 축으로부터 벗어나게 빔을 편향시키는 단계를 포함하는데, 상기 편향은 표본의 표면상 색수차가 최소화되도록 서로에 대해 조절되는 두개의 단계로 행해지고;
    c) 빔이 소정 입사각하에서 표본의 표면에 부딪치도록 표본의 표면상에 빔을 포커싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 단계는 빔이 대물렌즈의 필드에 진입하기 전에 행해지고 제 2 단계는 대물렌즈의 필드내에서 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 빔의 포커싱은 자기 렌즈 및 정전기 렌즈의 결합에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 정전기 억제 필드는 정전기 렌즈 및 표본 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 소정 입사각하에서 표본의 표면상에 하전 입자 빔을 지향시키기 위한 컬럼으로서,
    a) 하전 입자 빔을 제공하는 입자 소스;
    b) 표본상에 하전 입자 빔을 포커싱하는 대물렌즈; 및
    c) 편향기 및 대물렌즈의 결합 동작에 의해 빔이 기울어져서 소정 입사각으로 표본과 부딪치도록 대물렌즈의 광축에서 벗어나게 빔을 편향시키는 적어도 두개의 편향기를 포함하고, 상기 편향기는 표본의 표면상 색수차가 최소화되도록 서로에 대해 조절되는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  28. 제 27 항에 있어서, 제 1 편향기는 대물렌즈의 필드 외측 대물렌즈 앞에 배치되고 제 2 편향기는 대물렌즈의 필드 범위내에 배치되는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 대물렌즈는 자기 렌즈 및 정전기 렌즈의 결합물인 것을 특징으로 하는 컬럼.
  30. 제 29 항에 있어서, 정전기 억제 필드는 정전기 렌즈 및 표본 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 컬럼.
  31. 하전 입자 빔을 사용하여 표면 트렌치 또는 홀을 가진 표본을 검사하는 방법으로서,
    a) 두개의 다른 입사각을 사용하여 표본의 적어도 두개의 스테레오 이미지를 생성하는 단계; 및
    b) 트렌치 또는 홀의 하부에서의 트렌치 또는 홀의 폭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 제 1 이미지로부터 트렌치 또는 홀의 좌상부 에지 및 우하부 에지 사이의 가시적 거리가 결정되고 제 2 이미지로부터 트렌치 또는 홀의 우상부 에지 및 좌하부 에지 사이의 가시적 거리가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서, 트렌치 또는 홀의 하부에서의 트렌치 또는 홀의 폭은 Wb= T1BL/cosθL+ T2BR/cosθR+ h(tanθL+ tanθR) - Wt에 따라 결정되고, 여기서 T1BL은 트렌치 또는 홀의 좌상부 에지 및 우하부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, T2BR은 트렌치 또는 홀의 우상부 에지 및 좌하부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, h는 트렌치 또는 홀의 깊이이고, Wt는 트렌치 또는 홀의 상부에서의 트렌치 또는 홀의 폭이고, θL, θR은 제 1 및 제 2 이미지의 관찰 각도인 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 하전 입자 빔을 사용하여 표변상에 트렌치 또는 홀을 가진 표본을 검사하는 방법으로서,
    a) 트렌치 또는 홀의 측벽을 나타내는 비스듬한 입사각을 사용하여 표본의 적어도 하나의 이미지를 생성하는 단계; 및
    b) 트렌치 또는 홀의 측벽의 폭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 이미지로부터 측벽의 하부 에지 및 트렌치 또는 홀의 대향 측면상 상부 에지 사이의 가시적 거리와, 트렌치 또는 홀의 좌상부 에지 및 우상부 에지 사이의 가시적 거리가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서, 상기 트렌치 또는 홀의 우측벽 및 좌측벽 사이의 폭은 각각 다음식에 따라 결정되고 :
    WL= Wt- T2BR/cosθR- htanθR
    WR= Wt- T1BL/cosθL- htanθL
    여기서 T1BL은 트렌치 또는 홀의 좌상부 에지 및 우하부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, T2BR은 트렌치 또는 홀의 우상부 에지 및 좌하부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, h는 트렌치 또는 홀의 깊이이고, Wt는 트렌치 또는 홀의 상부에서의 트렌치 또는 홀의 폭이고, θR, θL은 이미지의 우측 및 좌측 관찰 각도인 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 하전 입자 빔을 사용하여 표면으로부터 연장하는 피쳐를 가진 표본을 검사하는 방법으로서,
    a) 두개의 다른 입사각을 사용하여 표본의 적어도 두개의 스테레오 이미지를 생성하는 단계; 및
    b) 피쳐의 하부에서 피쳐의 폭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 제 1 이미지로부터 피쳐의 좌하부 에지 및 좌상부 에지 사이의 가시적 거리 및 피쳐의 좌상부 에지 및 우상부 에지 사이의 가시적 거리가 결정되고, 제 2 이미지로부터 피쳐의 좌상부 에지 및 우상부 에지 사이의 가시적거리 및 피쳐의 우상부 에지 및 우하부 에지 사이의 가시적 거리가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 피쳐의 하부에서의 피쳐의 폭은 다음 식 또는 등가식에 따라 결정되고 :
    Wb= (X1X2+ X2X3)/cosθL+ (Y1Y2+ Y2Y3)/cosθR- h(tanθL+ tanθR) - Wt
    여기서, X1X2는 피쳐의 좌하부 에지 및 좌상부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, X2X3는 피쳐의 좌상부 에지 및 우상부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, Y1Y2는 피쳐의 우하부 에지 및 우상부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, Y2Y3는 피쳐의 우상부 에지 및 좌상부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, h는 피쳐의 높이이고, Wt는 피쳐의 상부에서의 피쳐의 폭이고, θL, θR은 제 1 및 제 2 이미지의 관찰 각도인 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 하전 입자 빔을 사용하여 표면으로부터 연장하는 피쳐를 가진 표본을 검사하는 방법으로서,
    a) 피쳐의 측벽을 나타내는 비스듬한 입사각을 사용하여 표본의 적어도 하나의 이미지를 생성하는 단계; 및
    b) 피쳐의 측벽의 폭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 이미지로부터 피쳐 측벽의 하부 에지 및 상부 에지 사이의 가시적 거리 및 피쳐의 좌상부 에지 및 우상부 에지 사이의 가시적 거리가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 40 항 또는 제 41 항에 있어서, 피쳐의 우측벽 및 좌측벽의 폭은 다음 방정식에 따라 결정되고 :
    WR= Y1Y2/cosθR- htanθR
    WL= X1X2/cosθL- htanθL
    여기서, X1X2은 피쳐의 좌하부 에지 및 좌상부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, Y1Y2는 피쳐의 우하부 에지 및 우상부 에지 사이에서 측정된 가시적 거리이고, h는 피쳐의 높이이고, θR, θL은 이미지의 우측 및 좌측 관찰 각도인 것을 특징으로 하는 방법.
KR10-2002-7007587A 1999-12-14 1999-12-14 하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법 및 시스템 KR100489911B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP1999/009926 WO2001045136A1 (en) 1999-12-14 1999-12-14 Method and system for the examination of specimen using a charged particle beam

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047019515A Division KR100576940B1 (ko) 1999-12-14 1999-12-14 하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법 및 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020061641A true KR20020061641A (ko) 2002-07-24
KR100489911B1 KR100489911B1 (ko) 2005-05-17

Family

ID=8167527

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-7007587A KR100489911B1 (ko) 1999-12-14 1999-12-14 하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법 및 시스템
KR1020047019515A KR100576940B1 (ko) 1999-12-14 1999-12-14 하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법 및 시스템

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047019515A KR100576940B1 (ko) 1999-12-14 1999-12-14 하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법 및 시스템

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1238405B1 (ko)
JP (1) JP3916464B2 (ko)
KR (2) KR100489911B1 (ko)
WO (1) WO2001045136A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100595138B1 (ko) * 2004-12-31 2006-06-30 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 표면 상태 감지 장치의 운영 방법
KR101239333B1 (ko) * 2004-06-21 2013-03-05 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 하전 입자 빔을 포커싱하기 위한 방법 및 시스템

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002131252A (ja) * 2000-10-13 2002-05-09 Applied Materials Inc 基体検査方法及び装置
US6674075B2 (en) * 2002-05-13 2004-01-06 Applied Materials, Inc. Charged particle beam apparatus and method for inspecting samples
US7223974B2 (en) 2002-05-22 2007-05-29 Applied Materials, Israel, Ltd. Charged particle beam column and method for directing a charged particle beam
US7800062B2 (en) * 2002-06-11 2010-09-21 Applied Materials, Inc. Method and system for the examination of specimen
AU2003263776A1 (en) 2002-07-11 2004-02-02 Applied Materials Israel, Ltd Method and apparatus for measuring critical dimensions with a particle beam
US6930308B1 (en) 2002-07-11 2005-08-16 Kla-Tencor Technologies Corporation SEM profile and surface reconstruction using multiple data sets
US6825475B2 (en) 2002-09-19 2004-11-30 Applied Materials Israel, Ltd. Deflection method and system for use in a charged particle beam column
US7528614B2 (en) 2004-12-22 2009-05-05 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for voltage contrast analysis of a wafer using a tilted pre-charging beam
AU2003298774A1 (en) * 2003-02-05 2004-09-06 Applied Materials Israel, Ltd. A method for measuring and reducing angular deviations of a charged particle beam
US7034297B2 (en) 2003-03-05 2006-04-25 Applied Materials, Israel, Ltd. Method and system for use in the monitoring of samples with a charged particle beam
CN100427883C (zh) * 2003-07-11 2008-10-22 应用材料以色列公司 使用参考结构元件测定结构元件的横断面特征的系统和方法
JP4662053B2 (ja) 2003-07-30 2011-03-30 アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド 複数の検出器を有する走査電子顕微鏡および複数の検出器ベースのイメージング方法
US7842933B2 (en) 2003-10-22 2010-11-30 Applied Materials Israel, Ltd. System and method for measuring overlay errors
US7164128B2 (en) 2003-11-25 2007-01-16 Hitachi High-Technologies Corporation Method and apparatus for observing a specimen
US7112803B2 (en) 2004-07-23 2006-09-26 Applied Materials, Israel, Ltd. Beam directing system and method for use in a charged particle beam column
EP1916695B1 (en) 2006-10-25 2018-12-05 ICT, Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Charged particle beam apparatus and method for operating it
US8735030B2 (en) 2010-04-15 2014-05-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Method and apparatus for modifying a substrate surface of a photolithographic mask
JP5735262B2 (ja) * 2010-11-12 2015-06-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子光学装置及びレンズ収差測定方法
US9046475B2 (en) 2011-05-19 2015-06-02 Applied Materials Israel, Ltd. High electron energy based overlay error measurement methods and systems
US9810619B2 (en) 2012-09-12 2017-11-07 Kla-Tencor Corporation Method and system for simultaneous tilt and height control of a substrate surface in an inspection system
JP6138454B2 (ja) 2012-10-29 2017-05-31 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
JP6640057B2 (ja) * 2016-09-14 2020-02-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡装置及びそれを用いた傾斜ホールの測定方法
JP6865465B2 (ja) 2017-11-10 2021-04-28 株式会社日立ハイテク パターン計測装置および計測方法
US11177112B2 (en) 2018-03-19 2021-11-16 Hitachi High-Tech Corporation Pattern measurement device and non-transitory computer readable medium having stored therein program for executing measurement
US20220230842A1 (en) 2019-05-08 2022-07-21 Hitachi High-Tech Corporation Pattern measurement system and pattern measurement method

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4922768B1 (ko) * 1970-09-11 1974-06-11
ZA723145B (en) * 1971-05-14 1973-03-28 Alchem Ltd Method of forming base member for ingot molds
US3930181A (en) * 1973-12-28 1975-12-30 Ibm Lens and deflection unit arrangement for electron beam columns
DD126382A1 (ko) * 1976-06-18 1977-07-13
JPS5434673A (en) * 1977-08-23 1979-03-14 Hitachi Ltd Micro-distance measuring device for scan-type electronic microscope
JPS54107254A (en) * 1978-02-10 1979-08-22 Hitachi Ltd Scanning-type electron microscope
GB2067348B (en) * 1980-01-11 1983-10-05 Zeiss Jena Veb Carl Deflecting objective for corpuscular radiation apparatus
US4376249A (en) * 1980-11-06 1983-03-08 International Business Machines Corporation Variable axis electron beam projection system
JPS58137949A (ja) * 1982-02-10 1983-08-16 Jeol Ltd 走査電子顕微鏡による立体像表示方法
JPS59171445A (ja) * 1983-03-18 1984-09-27 Hitachi Ltd 立体走査型電子顕微鏡
JPS6161002A (ja) * 1984-09-03 1986-03-28 Hitachi Ltd 断面形状自動測定方式
ATE91822T1 (de) * 1986-04-24 1993-08-15 Integrated Circuit Testing Elektrostatisch-magnetische-linse fuer korpuskularstrahlgeraete.
JPH0663758B2 (ja) * 1987-10-14 1994-08-22 株式会社東芝 パターンの測定方法
US4926054A (en) * 1988-03-17 1990-05-15 Ict Integrated Circuit Testing Gesellschaft Fur Halbleiterpruftechnik Mbh Objective lens for focusing charged particles in an electron microscope
JPH01311551A (ja) * 1988-06-08 1989-12-15 Toshiba Corp パターン形状測定装置
JPH0233843A (ja) * 1988-07-25 1990-02-05 Hitachi Ltd 走査電子顕微鏡
US5644132A (en) * 1994-06-20 1997-07-01 Opan Technologies Ltd. System for high resolution imaging and measurement of topographic and material features on a specimen
JPH10302703A (ja) * 1997-04-24 1998-11-13 Hitachi Ltd 倍率、傾斜角測定法
JP4215282B2 (ja) * 1997-12-23 2009-01-28 エフ イー アイ カンパニ 静電対物レンズ及び電気走査装置を装備したｓｅｍ
JP2909061B2 (ja) * 1998-05-15 1999-06-23 株式会社日立製作所 断面観察装置
US6452175B1 (en) * 1999-04-15 2002-09-17 Applied Materials, Inc. Column for charged particle beam device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101239333B1 (ko) * 2004-06-21 2013-03-05 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 하전 입자 빔을 포커싱하기 위한 방법 및 시스템
KR100595138B1 (ko) * 2004-12-31 2006-06-30 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 표면 상태 감지 장치의 운영 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040107530A (ko) 2004-12-20
JP3916464B2 (ja) 2007-05-16
KR100489911B1 (ko) 2005-05-17
EP1238405A1 (en) 2002-09-11
WO2001045136A1 (en) 2001-06-21
KR100576940B1 (ko) 2006-05-10
EP1238405B1 (en) 2014-06-18
JP2003517199A (ja) 2003-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100489911B1 (ko) 하전 입자 빔을 사용하여 표본을 검사하는 방법 및 시스템
US7385198B2 (en) Method and apparatus for measuring the physical properties of micro region
KR100499427B1 (ko) 하전 입자 빔 장치용 대물렌즈
US6838667B2 (en) Method and apparatus for charged particle beam microscopy
WO2016002341A1 (ja) パターン測定方法、及びパターン測定装置
KR101101463B1 (ko) 측정 기능을 구비한 주사형 전자 현미경 및 시료 치수 측정 방법
JP5941704B2 (ja) パターン寸法測定装置、及びコンピュータプログラム
JP5302595B2 (ja) 傾斜観察方法および観察装置
TWI592976B (zh) Charged particle beam device and inspection method using the device
KR20050047054A (ko) 패턴결함 검사방법 및 검사장치
JPH09507331A (ja) 高アスペクト比測定用検出システム
JP2014010928A (ja) 荷電粒子線装置
JP5094282B2 (ja) ローカル帯電分布精密計測方法及び装置
US5155359A (en) Atomic scale calibration system
US7800062B2 (en) Method and system for the examination of specimen
US6717144B2 (en) Scanning electron microscope system
US8008629B2 (en) Charged particle beam device and method for inspecting specimen
WO2014115741A1 (ja) 荷電粒子線装置
WO1996008835A1 (en) Particle beam detector providing z-axis and topographic contrast
JP2006128146A (ja) 試料検査のための装置及びコラム
JP5174483B2 (ja) 荷電粒子ビーム装置、及び試料の表面の帯電状態を知る方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130429

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140430

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160330

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170330

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190430

Year of fee payment: 15