KR20210097799A - 하전 입자선 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광 파라미터마다 변화하는 광의 흡수 특성에 따라, 시료의 관찰상의 콘트라스트를 가능한 한 높일 수 있는, 하전 입자선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 하전 입자선 장치는, 시료에 대해 조사하는 광의 편광면 등의 광 파라미터를 변화시키고, 변화시킨 광 파라미터에 대응하는 콘트라스트를 갖는 관찰상을 생성한다. 또한, 시료의 형상 패턴의 특징량에 따라, 시료의 광 흡수 계수가 최대로 되도록 하는 광 파라미터를 특정한다.

Description

하전 입자선 장치
본 발명은, 하전 입자선을 시료에 조사하는 하전 입자선 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 수율 향상을 목적으로 해서, 주사 전자 현미경(SEM : Scanning Electron Microscope)에 의한 인라인 검사 계측이 중요한 검사 항목으로 되어 있다. 특히, 수 ㎸ 이하의 가속 전압을 갖는 전자선을 사용한 저가속 SEM(LV SEM : Low Voltage SEM)은, 전자선의 침입 깊이가 얕고, 표면 정보가 풍부한 화상이 얻어지는 점에서, 리소그래피 공정에 있어서의 레지스트 패턴이나 전(前) 공정에 있어서의 게이트 패턴 등 2차원 형상의 검사 계측에 있어서 극히 유용하다. 그러나, 리소그래피 공정에 있어서 이용되는 레지스트나 반사 방지막 등의 유기 재료는 서로 조성이 근사하고, 혹은 트랜지스터를 구성하는 규소계의 반도체 재료는 서로 조성이 근사하므로, 재료로부터의 2차 전자 방출의 차가 얻어지기 어렵다. 이러한 재료에 의해 구성된 시료는 SEM의 상(像) 콘트라스트가 낮아지게 되므로, 반도체 디바이스의 초미세 패턴이나 결함의 시인성(視認性)이 저하한다. SEM의 시인성 향상법으로서, 가속 전압이나 조사 전류 등의 관찰 조건의 조정법이나 시료로부터 방출되는 전자의 에너지 변별 기술이 알려져 있지만, 조건에 따라서는 분해능이나 촬상 속도가 과제로 된다.
특허문헌 1에는, SEM의 관찰 영역에 광을 조사하는 것에 의해 SEM의 상(像) 콘트라스트를 제어하는 기술이 개시되어 있다. 광 조사에 의해 여기(勵起) 캐리어가 발생하므로, 반도체나 절연체의 도전율이 변화한다. 재료의 도전율의 차는 SEM의 화상의 전위 콘트라스트에 반영된다. 광 조사에 의한 SEM의 전위 콘트라스트 제어에 의해 반도체 디바이스 등의 도통(導通) 불량 개소를 검출할 수 있다. 특허문헌 2에는, 조사하는 광의 파장에 의존하는 광의 흡수 특성의 차에 주목해, 복수의 광의 파장 선택에 의해 SEM의 상 콘트라스트를 제어하는 방법이 개시되어 있다.
일본국 특허공개 제2003-151483호 공보 일본국 특허 제5190119호 공보
특허문헌 1이나 특허문헌 2는, 재료간의 광 흡수 특성의 차에 따라 광의 파장을 결정하는 것에 의해, SEM의 상 콘트라스트를 제어한다. 그러나, 재료의 광의 흡수 특성은 파장 이외의 광 파라미터에도 크게 의존하므로, 단일한 광 파라미터를 제어하는 것만으로는, 광의 흡수 특성의 차를 충분히 이용할 수 없다. 또한, 주기 패턴을 갖는 반도체 디바이스에 있어서는, 광의 흡수 특성이 재료뿐만 아니라 반도체 디바이스의 패턴에도 의존하므로, 단일한 광 파라미터를 제어하는 것만으로는, SEM의 상 콘트라스트를 높은 정밀도로 제어하는 것이 곤란해진다.
본 발명은, 상기 과제를 감안해서 이루어진 것이고, 광 파라미터마다 변화하는 광의 흡수 특성에 따라, 시료의 관찰상(觀察像)의 콘트라스트를 가능한 한 높일 수 있는, 하전 입자선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 하전 입자선 장치는, 시료에 대해 조사하는 광의 편광면 등의 광 파라미터를 변화시키고, 변화시킨 광 파라미터에 대응하는 콘트라스트를 갖는 관찰상을 생성한다. 또한, 시료의 형상 패턴의 특징량에 따라, 시료의 광 흡수 계수가 최대로 되도록 하는 광 파라미터를 특정한다.
본 발명에 따른 하전 입자선 장치에 의하면, 상이한 광 파라미터를 갖는 광을 시료에 대해 조사해서 관찰상을 취득하므로, 시료의 광 흡수 특성에 따른 바람직한 광 파라미터를 사용하는 것에 의해, 관찰상의 콘트라스트를 높일 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 따른 하전 입자선 장치(1)의 구성도.
도 2는 광원(13)이 출사한 광을, 유저가 설정한 파장/편광면/조사량으로 제어한 다음 시료(8)에 대해 조사하기 위한 구성을 나타낸다.
도 3a는 입력 설정부(21)를 통해서 설정된 조건에 따라 광 제어부(14)가 광 파라미터를 제어하는 구성예를 나타내는 도면.
도 3b는 광의 파장과 편광면을 제어하는 구성예를 나타내는 도면.
도 4는 표시부(20)가 제공하는 GUI의 예를 나타내는 도면.
도 5는 패턴 형상에 맞춰서 편광면을 조정해, 촬상한 SEM상의 예를 나타내는 도면.
도 6은 실시형태 2에 따른 하전 입자선 장치(1)의 구성도.
도 7은 광 파라미터 특정부(15)가 광 파라미터를 결정하는 수순을 설명하는 플로차트.
도 8a는 주기적인 형상을 갖는 시료의 형상의 특징량을 추출하는 방법으로서, 푸리에 변환을 사용하는 예를 나타내는 도면.
도 8b는 특징량으로부터 편광면을 결정하는 방법을 설명하는 도면.
도 9는 시료(8)의 SEM상으로부터 패턴 형상의 특징량을 추출하고, 각 패턴에 맞춰서 광의 흡수 계수가 가장 높은 광 파라미터를 사용해 취득한 관찰상을 나타내는 도면.
도 10은 실시형태 2에 있어서 표시부(20)가 제공하는 GUI의 예를 나타내는 도면.
도 11a는 P 편광과 S 편광의 조사 비율을 측정하고, 형상 패턴의 특징량에 맞춰서 광의 조사량을 조정할 때의 광로 구성을 나타내는 도면.
도 11b는 조사량을 조정한 후의 광로 구성을 나타내는 도면.
도 12a는 시료의 특징량을 추출하는 수순의 일례를 설명하는 도면.
도 12b는 특징량 추출부(18)가 추출한 특징량으로부터 광의 조사 조건을 결정하는 방법을 설명하는 도면.
도 12c는 편광면마다 단위 시간당의 조사량을 제어해서 관찰한 결과를 나타내는 도면.
도 13은 실시형태 3에 있어서 표시부(20)가 제공하는 GUI의 예를 나타내는 도면.
도 14a는 XYZ 스테이지(6)의 경사 각도를 조정하는 것에 의해, 시료(8)에 조사되는 광의 각도를 제어하는 예를 나타내는 도면.
도 14b는 시료(8)에 대해 조사하는 광의 각도를, 장치 케이싱(23)의 외부에 설치한 미러(35)에 의해 조정하는 예를 나타내는 도면.
도 15a는 SEM상의 명도의 히스토그램을 XY 방향 각각에 있어서 취득한 예를 나타내는 도면.
도 15b는 명도 히스토그램을 사용해서 콘트라스트를 최대화하는 수순을 나타내는 도면.
도 16은 실시형태 4에 있어서 표시부(20)가 제공하는 GUI의 예를 나타내는 도면.
도 17은 시료(8)의 자기(磁氣) 구역의 상 콘트라스트를 향상시킨 SEM상의 예를 나타내는 도면.
도 18은 실시형태 6에 따른 하전 입자선 장치(1)의 구성도.
도 19는 복수의 전자선 조사에 의해 취득시키는 SEM상을 나타내는 도면.
도 20은 특징량 추출부(18)가 추출한 특징량으로부터 광의 조사 조건을 결정하는 방법을 설명하는 도면.
도 21은 실시형태 6에 의한 광의 조사 조건에서의 콘트라스트 제어의 효과를 나타내는 도면.
<본 발명의 기본 원리에 대해 >
이하에서는 우선 본 발명의 기본 원리에 대해 설명하고, 다음으로 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해 설명한다. 본 발명은, 가장 높은 상 콘트라스트로 되는 광 조사 조건(광 파라미터)을 결정하고, 패턴이나 결함의 시인성이 높은 상 콘트라스트를 제공한다. 본 발명은, 복수의 광 조사의 파라미터로 구성된 바람직한 광 조사 조건(편광면, 조사 방향, 조사 각도, 파장, 광의 조사 주기, 광의 단위 시간당의 조사량)을 특정한다. 시료에 대해 광을 조사하는 것에 의해, 시료에는 광자 수에 따라 캐리어가 여기되어, 전자 상태가 변화한다. 광 조사하에 있어서의 2차 전자의 방출량은 식(1)로 된다. ΔS는 광 조사에 의한 방출 전자의 증폭량, α는 재료의 흡수 계수, Dpulse는 시료에의 단위 시간당의 광의 조사량이다.
[수 1]
Figure pct00001
단위 시간당의 광의 조사량은 식(2)으로 표시된다. Wave는 광의 평균 출력, fpulse는 펄스 레이저의 경우의 주파수, Nshot은 단위 시간당 조사하는 펄스 수이다. 연속으로 광을 발진하는 연속 레이저에 있어서는, 광의 평균 출력은 단위 시간당의 광의 조사량 Dcw로 된다.
[수 2]
Figure pct00002
흡수 계수 α는, 식(3)으로 표시된다. κ는 소광(消光) 계수이고, λ는 광의 파장이다.
[수 3]
Figure pct00003
소광 계수 κ는 식(4)로 표시된다. R은 광 강도에 대한 반사율이고, θ는 광의 위상의 어긋남이다.
[수 4]
Figure pct00004
반사율 R은, 편광면이 P 편광과 S 편광 중 무엇인지에 따라 다르고, 각각 식(5)(6)으로 표시된다. Rp은 P 편광의 반사율이고, Rs은 S 편광의 반사율이다. N은 재료의 복소 굴절률이고, Φ는 조사 각도이다. 즉, 2차 전자의 방출 효율은 파장뿐만 아니라, 광의 단위 시간당의 조사량, 편광면, 광의 조사 각도에 의존하는 것을 알 수 있다.
[수 5]
Figure pct00005
[수 6]
Figure pct00006
<실시형태 1>
본 발명의 실시형태 1에서는, 단속적으로 조사되는 광의 편광면 외의 광 파라미터를 제어하는 것에 의해서 전자선 조사 시의 시료로부터의 방출 전자의 방출량을 제어해, 높은 상 콘트라스트를 갖는 화상 취득을 실현하는 하전 입자선 장치에 대해 기술한다.
도 1은, 본 실시형태 1에 따른 하전 입자선 장치(1)의 구성도이다. 하전 입자선 장치(1)는, 시료(8)에 대해 전자선(30)(1차 하전 입자)을 조사하는 것에 의해 시료(8)의 관찰상을 취득하는, 주사형 전자 현미경으로 구성되어 있다. 하전 입자선 장치(1)는, 전자 광학계, 스테이지 기구계, 전자선 제어계, 광 조사계, 메인 콘솔(16)을 구비한다.
전자 광학계는, 전자총(2), 편향기(3), 전자 렌즈(4), 검출기(5)에 의해 구성되어 있다. 스테이지 기구계는, XYZ 스테이지(6), 시료 홀더(7)에 의해 구성되어 있다. 전자선 제어계는, 전자총 제어부(9), 편향 신호 제어부(10), 검출 제어부(11), 전자 렌즈 제어부(12)에 의해 구성되어 있다. 광 조사계는, 광원(13), 광 제어부(14), 광 조사부(24), 입력 설정부(21)에 의해 구성되어 있다. 메인 콘솔(16)은, 화상 형성계와 입출력계를 구비한다. 화상 형성계는, 편향 신호와 동기한 검출 샘플링 기능을 구비한 화상 처리부(17)와 화상 신호 처리부(19)로 구성되어 있다. 입출력계는, 전자선(30)의 촬상 조건의 입력 설정부(21)와 표시부(20)로 구성되어 있다.
전자총(2)으로부터 가속된 전자선(30)은, 전자 렌즈(4)에 의해 집속되어, 시료(8)에 조사된다. 편향기(3)는, 시료(8) 상에 대한 전자선(30)의 조사 위치를 제어한다. 검출기(5)는, 전자선(30)을 시료(8)에 대해 조사하는 것에 의해 시료(8)로부터 방출되는 방출 전자(2차 하전 입자)를 검출한다. 입력 설정부(21)는, 가속 전압, 조사 전류, 편향 조건, 검출 샘플링 조건, 전자 렌즈 조건 등을 유저가 지정 입력하기 위한 기능부이다.
광원(13)은, 시료(8)에 대해 조사하는 광을 출사한다. 광원(13)은, 출력 파장이 자외선에서부터 근적외까지의 영역에서 단파장 혹은 다파장이 출력 가능한 레이저이다. 광원(13)으로부터 방출된 광은, 장치 케이싱(23)에 구비된 유리창(22)을 통해서, 진공 중에 설치된 시료(8)에 대해 조사된다. 광 제어부(14)는, 광원(13)이 출사하는 물리적 특성을 나타내는 광 파라미터를 제어한다. 유저는 입력 설정부(21)를 통해서, 광 파라미터를 광 제어부(14)에 대해 지정한다.
도 2는, 광원(13)이 출사한 광을, 유저가 설정한 파장/편광면/조사량으로 제어한 다음 시료(8)에 대해 조사하기 위한 구성을 나타낸다. 일반적으로, 편광면으로서는 직선 편광과 원 편광이 있다. 직선 편광은 P 편광과 S 편광이 있고, 원 편광은 반시계방향과 시계방향이 있다. 광 조사부(24)는, 조사하는 광의 파장/편광면/조사량을 제어한다. 광 조사부(24)는, 예를 들면 파장 변환부/편광 제어부/강도 제어부에 의해 구성할 수 있다. 편광 제어부는, 광의 편광면을 변경하는 것이 가능한 부품이고, 예로서, 와이어 그리드 타입이나 재료 자체가 갖는 복굴절 현상을 이용한 결정 타입이 있다. 강도 제어부는, 예를 들면 광의 펄스 폭에 의해 광 강도를 제어할 수 있다. 광 조사부(24)는, 이들 디바이스를 사용해서 광 파라미터를 변경할 수 있다.
도 3a는, 입력 설정부(21)를 통해서 설정된 조건에 따라 광 제어부(14)가 광 파라미터를 제어하는 구성예를 나타낸다. 광 제어부(14)는, 광 조사부(24)가 구비하는 각 제어 소자를 제어하는 것에 의해, 시료(8)에 대해 조사되는 광의 광 파라미터를 제어한다. 광 제어부(14)는 추가로, 광원(13)이 출사하는 광의 파장 등의 광 파라미터를 제어한다. 도 3a에 있어서는, 편광면과 단위 시간당의 조사량을 제어하는 구성예를 나타냈다. 광 조사부(24)는 편광 변환판(32)과 광량 가변 필터(33)로 구성되어 있고, 광 제어부(14)는 이들을 제어한다.
광원(13)으로부터 조사된 광은, 편광 변환판(32)에 의해 입력 설정부(21)가 지정하는 편광면으로 변환된다. 광량 가변 필터(33)는, 입력 설정부(21)가 지정하는 단위 시간당의 조사량으로 되도록 광량을 제어한다. 편광면 및 단위 시간당의 조사량이 조정된 광은, 조정 미러(31)와 유리창(22)을 통해서 시료(8)에 조사된다.
도 3b는, 광의 파장과 편광면을 제어하는 구성예를 나타낸다. 광 조사부(24)는, 파장 변환부(34)와 편광 변환판(32)으로 구성되어 있다. 광원(13)으로부터 조사된 광은, 입력 설정부(21)가 지정하는 파장으로 조사되도록 파장 변환부(34)에 의해 조정되고, 편광 변환판(32)에 의해 편광면이 제어된다.
도 4는, 표시부(20)가 제공하는 GUI(Graphical User Interface)의 예이다. 화상 취득 오퍼레이션 지정부(206)는, 전자선(30)의 가속 전압/조사 전류/주사 속도/조사 간격을 설정함과 함께, 조사하는 광의 샘플링 주기/단위 시간당의 조사량/파장/조사 각도/조사 강도(펄스 폭)를 설정하는 란이다. 편광면 설정부(205)는, 광의 편광면을 설정하는 란이다. 예를 들면 P 편광/S 편광/원 편광/타원 편광 중에서 어느 하나를 선택할 수 있다. 표시부(201A)는 광을 조사하지 않는 경우의 SEM상을 표시하고, 표시부(201B)는 설정한 편광면을 갖는 광을 조사했을 때의 SEM 화상을 표시한다. 차화상(差畵像) 표시부(202)는, 표시부(201A와 201B)가 표시하고 있는 SEM상의 차화상을 표시한다. 화상 처리부(17)는, 광 조사 시의 SEM상으로부터 광 무조사 시의 SEM상을 감산하는 것에 의해, 차화상을 생성한다. 유저는 차화상을 통해서, 광 조사에 의해 강조되어 있는 부분을 확인하는 것에 의해, 광 조사에 의한 콘트라스트의 향상 효과를 확인할 수 있다. 촬상 개시 버튼(203)은, 하전 입자선 장치(1)에 대해 시료(8)의 관찰상을 촬상 개시하도록 지시하는 버튼이다. 차화상화 버튼(204)은, 하전 입자선 장치(1)에 대해 차화상을 생성하도록 지시하는 버튼이다.
도 5는, 패턴 형상에 맞춰서 편광면을 조정해, 촬상한 SEM상의 예이다. 시료(8)로서, 반사 방지막(41) 상에 레지스트(42)가 도포되어 있는 것을 사용했다. 반사 방지막(41) 상에 형성된 레지스트(42)는, 피치가 상이한 라인 앤드 스페이스로서 형성되어 있다. 도 5에 나타내는 평가에 있어서 사용한 레지스트(42)와 반사 방지막(41)의 흡수 계수가 가장 높은 파장은, 레지스트(42)에 대해서는 200㎚, 반사 방지막(41)에 대해서는 400㎚였다. 라인 앤드 스페이스의 피치 폭은, 라인 피치 A에 대해서는 피치 폭 500㎚, 라인 피치 B에 대해서는 피치 폭 250㎚이다. 전자선의 조사 조건은, 가속 전압 0.8keV, 조사 전류 15pA, 주사 속도는 TV 레이트 스캔이다. 광 조사 조건은, 파장 400㎚, 광의 단위 시간당의 조사량 100㎽, 편광면은 P 편광과 S 편광으로 했다. 조사 각도는 30도이다. 검출 샘플링 주파수는 100MHz이다.
라인 피치 A에 있어서는, P 편광을 조사했을 때에, 반사 방지막(41)의 화상 명도가 레지스트(42)와 비교해서 밝아지므로, 반사 방지막(41)과 레지스트(42) 사이에서 상 콘트라스트가 향상한다. 이에 반해, S 편광을 조사했을 때에는, 반사 방지막(41)과 레지스트(42) 사이의 콘트라스트는 낮다. 본 조사 조건에서는, P 편광이 반사 방지막(41)에 효율적으로 흡수되므로, 높은 상 콘트라스트가 얻어진다. 라인 피치 B에 있어서는, S 편광을 조사했을 때에, 반사 방지막(41)에 광이 효율적으로 흡수되므로, 상 콘트라스트가 향상한다. 이에 반해, P 편광을 조사했을 때에는, 상 콘트라스트가 낮아진다.
<실시형태 1 : 정리>
본 실시형태 1에 따른 하전 입자선 장치(1)는, 광의 편광면을 포함하는 광 파라미터를 바꾸면서 광 파라미터마다 시료(8)의 관찰상을 생성하는 것에 의해, 광 파라미터마다 상이한 콘트라스트를 갖는 관찰상을 생성한다. 이것에 의해, 각 광 파라미터에 대한 시료(8)의 광 흡수 특성에 따라 각각 상이한 콘트라스트를 갖는 관찰상을 얻을 수 있다. 따라서, 시료(8)의 광 흡수 특성에 맞춰서 광 파라미터를 선택하는 것에 의해, 관찰상의 시인성을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태 1에 따른 하전 입자선 장치(1)는, 각 광 파라미터에 대응하는 각각 상이한 콘트라스트를 갖는 관찰상을 생성함과 함께, 관찰상간의 차화상을 생성하고, 차화상 표시부(202) 상에 표시한다. 이것에 의해, 각각 상이한 콘트라스트를 갖는 관찰상간의 차이를 명확히 시인할 수 있다.
도 5에 있어서는, 광 파라미터로서 편광면을 조정하는 예를 나타냈지만, 시료(8)의 광 흡수 특성에 따라 그 밖의 광 파라미터를 조정하는 것에 의해 관찰상의 콘트라스트를 조정해도 된다. 예를 들면 광의 단위 시간당의 조사량, 펄스 폭, 조사 각도(앙각), 파장, 조사 방향(방위각), 광의 조사 주기, 등을 조정할 수 있다. 조사 각도는, 수직면 상에 있어서 수선(垂線)(Z축)과 전자선(30) 사이에서 형성되는 각도이다. 조사 방향은, 수평면 상에 있어서 전자선(30)과 어느 하나의 좌표 축(XY축) 사이에서 형성되는 각도이다.
<실시형태 2>
본 발명의 실시형태 2에서는, 시료(8)의 형상 패턴의 특징량을 추출한 다음, 시료(8)에 대해 조사하는 광의 광 파라미터를 그 특징량에 따라 제어하는 구성예에 대해 설명한다.
도 6은, 본 실시형태 2에 따른 하전 입자선 장치(1)의 구성도이다. 본 실시형태 2에 따른 하전 입자선 장치(1)는, 실시형태 1에서 설명한 구성에 부가해, 특징량 추출부(18)와 광 파라미터 특정부(15)를 구비한다. 특징량 추출부(18)는, 시료(8)의 형상 패턴을 취득하고, 그 형상 패턴의 특징량을 추출한다. 광 파라미터 특정부(15)는, 그 특징량에 따라서, 시료(8)에 대해 조사하는 광의 흡수 계수가 최대로 되는 파라미터를 결정한다. 특징량 추출부(18)는, SEM상, 방출 전자 신호, 설계 데이터 등으로부터, 형상 패턴의 치수/밀도/주기/면적/윤곽선/시료(8)를 구성하고 있는 재료의 광 물성, 등의 특징량을 추출한다. 기억 장치(81)에 대해서는 후술한다.
도 7은, 광 파라미터 특정부(15)가 광 파라미터를 결정하는 수순을 설명하는 플로차트이다. 이하 도 7의 각 스텝에 대해 설명한다.
(도 7 : 스텝 S1∼S3)
유저는 시료(8)를 삽입하고, 스테이지 기구계는 시료를 관찰 위치까지 이동시킨다(S1). 유저는 전자선(30)의 조사 전류 등의 조사 조건을 설정하고, 화상 처리부(17)는 그 조사 조건에 따라 시료(8)의 SEM상을 취득한다(S2). 특징량 추출부(18)는, S2에서 얻은 SEM상으로부터 시료(8)의 형상 패턴과 그 특징량을 추출한다(S3).
(도 7 : 스텝 S4∼S6)
광 파라미터 특정부(15)는, 광 파라미터(예를 들면 단위 시간당의 조사량)를 어느 하나의 값으로 임시 설정한다(S4). 광 제어부(14)와 광 조사부(24)는, 그 광 파라미터를 사용해서 광을 시료(8)에 대해 조사한다(S5). 화상 처리부(17)는, 시료(8)의 SEM상을 취득함과 함께, SEM상의 콘트라스트를 산출한다(S6). 광 파라미터의 값을 바꾸면서, 스텝 S4∼S6을 반복한다. 예를 들면 스텝 S4에 있어서 광 파라미터로서 단위 시간당의 조사량을 임시 설정할 경우, 조사량의 수치를 바꾸면서, 설정 가능한 수치 범위 전체에 걸쳐서 S4∼S6을 반복한다.
(도 7 : 스텝 S7)
광 파라미터 특정부(15)는, 광 파라미터의 각 값에 있어서의 콘트라스트와, 광을 조사하고 있지 않을 때에 있어서의 상 콘트라스트를 각각 비교한다. 광 파라미터 특정부(15)는, 콘트라스트가 가장 높은 값을 채용한다. 광을 조사하지 않을 때의 콘트라스트가 가장 높은 경우는, 광 파라미터로서 「조사 없음」을 채용하게 된다.
(도 7 : 스텝 S4∼S7)
스텝 S4∼S7을, 광 파라미터의 모든 조합에 대해 반복해 실시한다. 예를 들면 단위 시간당의 조사량에 대해 S4∼S7을 실시한 후, 파장에 대해 S4∼S7을 실시한다. 그 밖의 광 파라미터에 대해서도 마찬가지로 실시한다. 광 파라미터의 조합으로서는, 도 4의 화상 취득 오퍼레이션 지정부(206) 상에서 지정할 수 있는 각 파라미터를 예로서 들 수 있다.
도 8a는, 주기적인 형상을 갖는 시료의 형상의 특징량을 추출하는 방법으로서, 푸리에 변환을 사용하는 예를 나타낸다. 입력 설정부(21)에서 설정한 조사 조건에 따라 전자선(30)을 시료(8)에 대해 조사하고, 검출기(5)는 시료(8)로부터 방출된 방출 전자를 검출한다. 화상 처리부(17)는 방출 전자 신호를 화상화한다. 특징량 추출부(18)는, SEM상을 푸리에 변환 후, 시료(8)의 형상 패턴을 주파수 분석에 의해 해석하고, 치수, 피치 등의 특징량을 추출한다. 화상 중심으로부터 휘점 혹은 휘선까지의 폭이 각 형상의 패턴 주파수이고, 패턴 치수는 패턴 주파수의 역수로부터 산출할 수 있다.
도 8a에 있어서, fx는 시료의 X 방향의 패턴 주파수이고, fy는 Y 방향의 패턴 주파수이다. 도 8a에 있어서, fx는 fy보다 작은 값임을 알 수 있다. X 방향의 패턴 밀도 Px, Y 방향의 패턴 밀도 Py로 하고, Px는 FOV와 fx의 곱, Py는 FOV와 fy의 곱으로 구할 수 있다. 도 8a에 있어서는, 패턴 주파수가 낮은 X 방향의 패턴 밀도 Px는, 패턴 주파수가 높은 Y 방향의 패턴 밀도 Py보다 낮아진다.
도 8b는, 특징량으로부터 편광면을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 8b의 가로축은 광의 파장 λ와 패턴 주파수 f의 곱이고, 회절 효율을 나타내는 파라미터에 상당한다. 세로축은 시료에 대한 P 편광과 S 편광 각각에 대한 흡수 계수이다. 본 그래프는, 미리 광학 시뮬레이션이나 실측에 의해 데이터베이스화할 수 있다. 도 8b는 파장이 λ1인 때의 값을 나타냈다. λ1fx에 있어서는 S 편광 쪽이 P 편광보다도 시료(8)의 광에 대한 흡수 계수가 높고, λ1fy에 있어서는 P 편광 쪽이 시료(8)의 광 흡수 계수가 크다. 식(1)에 나타내는 바와 같이, 시료(8)의 광 흡수 계수가 큰 편광면의 광을 조사하는 편이 화상 명도의 변화가 증가하고, 콘트라스트도 향상한다.
X 방향의 패턴과 Y 방향의 패턴에 대한 콘트라스트의 향상 효과를 균일하게 하기 위해, S 편광의 광 강도 Is와 P 편광의 광 강도 Ip는, S 편광과 P 편광의 각각의 흡수 계수 αs, αp와 패턴 밀도 Px, Py의 곱(αsPx, αpPy)에 의해 제산함으로써 조정해도 된다. 상세는 후술하는 실시형태 3에서 설명한다.
도 9는, 시료(8)의 SEM상으로부터 패턴 형상의 특징량을 추출하고, 각 패턴에 맞춰서 광의 흡수 계수가 가장 높은 광 파라미터를 사용해 취득한 관찰상을 나타낸다. 시료(8)로서는, 밑바탕인 실리콘 기판(43) 상에 산화막(45)을 형성하고, 산화막(45) 상에 폴리실리콘(44)이 형성되어 있는 것을 사용했다. 폴리실리콘(44)은 XY 방향에서 피치가 상이한 아일랜드 형상으로 형성되어 있다. 전자선(30)의 조사 조건은, 가속 전압 1.5keV, 조사 전류 300pA, 주사 속도 150nsec/화소이다. 광 조사 조건은, 파장 535㎚, 편광면은 콘트라스트를 향상시키고자 하는 패턴에 맞춰서 P 또는 S 편광을 조사했다. 검출 샘플링 주파수는 400MHz이다.
도 8b로부터, X 방향의 패턴 주파수 fx에 대해서는 S 편광에 대한 흡수 계수가 높고, Y 방향의 패턴 주파수 fy에 대해서는, P 편광에 대한 흡수 계수가 높은 것을 알 수 있다. 여기에서는, 패턴 밀도 Px, Py와 흡수 계수 αs, αp를 고려해, S 편광의 단위 시간당의 광의 조사량은 7㎽, P 편광의 단위 시간당의 광의 조사량은 10㎽로 했다. 도 9의 예에 있어서는, S 편광을 조사한 경우, X 방향의 형상 패턴의 산화막(45)이 강조된 상 콘트라스트로 되고, Y 방향의 패턴에 대한 변화는 작다. 이에 반해, P 편광의 광을 조사한 경우, X 방향의 패턴에 대한 화상 명도 변화와 비교해서, Y 방향 패턴의 산화막(45)의 화상 명도가 증가하고, Y 방향의 콘트라스트가 강조된다. 이와 같이, 패턴 형상의 방향에 맞춘 편광면을 포함하는 광 조사 파라미터를 사용하는 것에 의해, 임의의 콘트라스트 제어가 가능해진다.
도 10은, 본 실시형태 2에 있어서 표시부(20)가 제공하는 GUI의 예이다. 특징량 추출란(212)은, 특징량을 추출하는 방법을 선택할 수 있다. 예를 들면 도 8a에서 예시한 관찰상의 푸리에 해석 외에, 설계 데이터로부터 형상 패턴의 특징량을 추출하는 방법, 관찰상 상에서 패턴 치수를 계측하는 방법, 등을 예로서 들 수 있다.
특징량과, 그 특징량을 갖는 시료(8)의 상 콘트라스트를 가장 높일 수 있는 광 파라미터와의 사이의 대응 관계를, 미리 데이터베이스로서 저장해 둘 경우, 광 파라미터 특정부(15)는, 그 데이터베이스를 참조하는 것에 의해, 추출한 특징량에 대응하는 광 파라미터를 자동적으로 특정할 수 있다. 이 경우는 도 7의 플로차트를 실시할 필요는 없으며, 도 10의 화면 상에서 특징량에 대응한 각 광 파라미터를 자동 선택할 수 있다. 데이터베이스는, 예를 들면 특징량과 광 파라미터의 대응 관계를 기술한 데이터를 기억 장치(81)에 저장하는 것에 의해 구성할 수 있다.
표시부(207과 208)는, 각각 상이한 광 파라미터에 있어서의 관찰상을 표시한다. 광 조사 조건 모니터부(209)는, 각 광 파라미터의 현재값을 표시한다. 촬상 조건 표시부(210과 211)는, 각각 표시부(207과 208)에 대응하는 촬상 조건을 표시한다.
<실시형태 2 : 정리>
본 실시형태 2에 따른 하전 입자선 장치(1)는, 시료(8)의 특징량에 따라, 그 특징량에 있어서의 광 흡수 계수가 가장 높은 광 파라미터를 특정하고, 그 광 파라미터를 갖는 광을 조사한 다음 관찰상을 취득한다. 이것에 의해, 시료(8)의 형상 패턴마다 관찰상의 콘트라스트를 가능한 한 높일 수 있다.
본 실시형태 2에 따른 하전 입자선 장치(1)는, 특징량과 광 파라미터 사이의 대응 관계를 기술한 데이터베이스를 참조하는 것에 의해, 혹은, 도 7의 플로차트에 따라서 특징량에 대응하는 광 파라미터를 탐색하는 것에 의해, 콘트라스트를 높일 수 있는 광 파라미터를 특정한다. 데이터베이스를 사용하는 경우는, 최적인 광 파라미터를 신속하게 특정할 수 있다. 데이터베이스를 미리 준비할 수 없는 경우여도, 도 7에 따라서 광 파라미터를 특정할 수 있다. 또한 도 7에 따라서 특정한 광 파라미터를 기억 장치(81)에 저장하는 것에 의해, 데이터베이스를 구축할 수도 있다.
<실시형태 3>
도 9에 있어서 설명한 형상 패턴은, 형상 패턴의 X 방향에 있어서의 특징량과 Y 방향에 있어서의 특징량이 서로 상이하므로, 각 방향에 있어서의 광 흡수 계수가 서로 상이하다. 그래서 본 발명의 실시형태 3에서는, 각 관찰 방향에 있어서의 특징량이 상이한 경우에도, 각 관찰 방향에 있어서 균일하게 콘트라스트를 향상시키는 수순에 대해 설명한다. 하전 입자선 장치(1)의 구성은 실시형태 2와 마찬가지이다.
도 11a는, P 편광과 S 편광의 조사 비율을 측정하고, 형상 패턴의 특징량에 맞춰서 광의 조사량을 조정할 때의 광로 구성을 나타낸다. 광량 가변 필터(33)는, 단위 시간당의 조사량을 조정한다. 광원(13)으로부터 P 편광의 광이 방출되고, 무편광 빔 스플리터(47)에 의해 2개의 광로로 분할된다. 한쪽의 광로는, P 편광 그대로 광량 가변 필터(33)에 의해 단위 시간당 조사량을 조정하고, 빔 모니터(49)에 의해 P 편광의 단위 시간당의 조사량을 측정한다. 다른 한쪽의 광로는, 편광 변환판(32)을 사용해서 P 편광으로부터 S 편광으로 편광면을 변환시킨 후, 광량 가변 필터(33)로 단위 시간당의 조사량을 조정하고, 빔 모니터(49)로 S 편광의 단위 시간당의 조사량을 측정한다.
도 11b는, 조사량을 조정한 후의 광로 구성이다. 도 11a의 광로 구성에 있어서 측정한 조사량에 따라, 광 제어부(14)는 후술하는 수순을 사용해서 시료의 형상 패턴에 따라 조사량을 제어한다. 빔 모니터(49)는 가동식이고, 단위 시간당의 조사량의 조정이 완료되면, 광로 상으로부터 제거된다.
도 12a는, 시료의 특징량을 추출하는 수순의 일례를 설명하는 도면이다. 도 12a에 있어서 특징량 추출부(18)는, X 방향과 Y 방향 각각 라인 프로파일을 취득하고, 라인의 치수나 피치 등의 특징량을 추출한다. 도 12a에 있어서는, 라인 피치를 특징량으로서 추출했다. 라인 피치는, 예를 들면 관찰상의 명도 피크 간격으로서 추출할 수 있다. 도 12a에 있어서, X 방향에 있어서의 라인 피치는 Lx, Y 방향에 있어서의 라인 피치는 Ly이다.
도 12b는, 특징량 추출부(18)가 추출한 특징량으로부터 광의 조사 조건을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 12b의 그래프에 있어서, 가로축은 파장 λ와 라인 피치 L의 비, 세로축은 시료(8)에 대한 조사광의 흡수 계수이다. P 편광의 단위 시간당의 조사량 Dp와 S 편광의 단위 시간당의 조사량 Ds가 동등해질 때, 각 라인 피치에 있어서의 콘트라스트는 균일해진다. 각 편광면의 단위 시간당의 조사량은 식(7)(8)로 산출된다. αp는 파장 λ와 라인 피치 L에 대한 P 편광의 흡수 계수, αs는 파장 λ와 라인 피치 L에 대한 S 편광의 흡수 계수, DP pulse와 DS pulse는, 시료(8)에 대해 조사되는 P 편광과 S 편광 각각의 단위 시간당의 조사량이다. Dp=Ds로 되도록 DP pulse와 DS pulse 중 어느 하나 또는 쌍방을 조정하는 것에 의해, 각 방향에 있어서의 콘트라스트를 균일하게 할 수 있다.
[수 7]
Figure pct00007
[수 8]
Figure pct00008
도 12c는, 편광면마다 단위 시간당의 조사량을 제어해서 관찰한 결과를 나타낸다. 시료(8)로서는, 밑바탕인 실리콘 카바이드 기판(46) 상에, 폴리실리콘(44)의 패턴이 형성된 것을 사용했다. 폴리실리콘(44)은, X 방향 및 Y 방향에서 피치가 상이한 아일랜드 형상으로서 형성되어 있다. 전자선(30)의 조사 조건은, 가속 전압 0.3keV, 조사 전류 1nA, 주사 속도 20nsec/화소이다. 광 조사 조건은, 파장 300㎚, 검출 샘플링 2nsec이다. 편광면과 단위 시간당의 조사량은, 도 12a∼도 12b에서 설명한 수순에 따라서, 콘트라스트가 일정해지도록 제어했다.
라인 피치 λ1/dx와 λ1/dy 각각에 있어서의 콘트라스트의 향상 효과가 일정해지기 위해서는, 식(7)(8)로부터, P 편광의 단위 시간당의 조사량이, S 편광의 단위 시간당의 조사량에 대해 3분의 2로 되도록 제어할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 도 12c의 광 조사 OFF의 조건에 있어서는, 폴리실리콘(44)과 실리콘 카바이드 기판(46)의 콘트라스트 차가 작다. 한편, 형상 패턴의 특징량에 따른 편광마다의 단위 시간당의 광의 조사량을 제어한 결과, 균일한 콘트라스트 향상 효과를 확인할 수 있었다.
본 실시형태 3에서는, 광량 가변 필터(33)를 사용해서 단위 시간당의 조사량을 제어했지만, 펄스 레이저의 경우이면, 광량 가변 필터(33) 대신에 펄스 피커를 사용해서, P 편광의 단위 시간당의 펄스 수를, S 편광의 단위 시간당의 펄스 수에 대해, 3분의 2로 되도록 제어해도 상관없다.
도 13은, 본 실시형태 3에 있어서 표시부(20)가 제공하는 GUI의 예이다. 도 13에 있어서는 특징량으로서 라인 프로파일로부터 패턴 치수를 추출했다. 광을 조사하지 않는 경우의 SEM상을 표시부(201A)에 표시하고, 결정한 광 조사 조건에서 촬상한 화상을 표시부(201B)에 표시한다. 편광면 비율 조정부(213)는, S 편광과 P 편광의 비율을 수동으로 조정하기 위해 사용하는 스크롤바이다. 조사량 조정부(214)는, P 편광과 S 편광 각각의 단위 시간당의 조사량을 조정하기 위해 사용하는 스크롤바이다. 편광 종류 선택 버튼(216)은, 편광면을 선택하기 위해 사용한다. 라이브 화상 표시부(215)는, 광 조사 조건 추출 중의 SEM 화상을 표시한다. 광 제어부(14)는, 이상 설명한 수순에 따라, 시료(8)의 특징량에 맞춰서 광의 편광면이나 단위 시간당의 조사량을 선택한다. 그 선택 결과가 도 13의 화면 상에 있어서 자동적으로 반영된다.
<실시형태 3 : 정리>
본 실시형태 3에 따른 하전 입자선 장치(1)는, 시료(8)의 패턴 형상의 특징량에 따라 광 파라미터를 특정함과 함께, 각 광 파라미터에 대응하는 광 흡수 계수에 따라, 광 파라미터마다 단위 시간당의 조사량을 조정한다. 이것에 의해, 광 파라미터마다의 콘트라스트를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 예를 들면 관찰 방향마다 시료(8)의 특징량이 상이한 경우여도, 균일한 콘트라스트를 얻을 수 있다.
<실시형태 4>
본 발명의 실시형태 4에서는, 시료(8)로부터의 방출 전자의 효율이 최대로 되는 광 파라미터를 특정하고, 높은 콘트라스트를 갖는 관찰상을 얻을 수 있는 구성예에 대해 설명한다. 본 실시형태 4에 따른 하전 입자선 장치(1)는, 실시형태 1∼3에서 설명한 구성에 부가해서, 시료(8)에 대해 조사하는 광의 각도를 조정하는 기구를 구비한다. 각도 이외의 광 조사 조건을 조정하는 기능부(예를 들면 광 조사부(24))는, 조정 미러(31)의 전후 어느 쪽에 설치해도 된다.
도 14a는, XYZ 스테이지(6)의 경사 각도를 조정하는 것에 의해, 시료(8)에 조사되는 광의 각도를 제어하는 예이다. 광 제어부(14)는, XYZ 스테이지(6)에 대해 경사 각도를 지정하는 것에 의해, 광의 각도를 제어한다.
도 14b는, 시료(8)에 대해 조사하는 광의 각도를, 장치 케이싱(23)의 외부에 설치한 미러(35)에 의해 조정하는 예이다. 광 제어부(14)는, 미러(35)에 대해 경사 각도를 지정하는 것에 의해, 광의 각도를 제어한다.
광원(13)으로서 예를 들면 파장 가변의 펄스 레이저를 사용하는 것에 의해, 펄스 폭이나 단위 시간당의 조사 펄스 수를 제어할 수 있다. 펄스 폭이나 단위 시간당의 조사 펄스 수는, 펄스 레이저가 탑재하는 기능에 의해 조정할 수도 있고, 조사 광학계에 추가한 다른 기능에 의해 조정해도 된다. 예를 들면 Q 스위치에 의해 펄스 폭을 조정하고, 포켈스셀을 사용한 펄스 피커에 의해 단위 시간당의 조사 펄스 수를 조정할 수 있다. 펄스 레이저의 편광은, 실시형태 3과 마찬가지의 구성을 사용해서 조정할 수 있다.
도 15a는, SEM상의 명도의 히스토그램을 XY 방향 각각에 있어서 취득한 예이다. 시료(8)로서는 도 12a와 마찬가지의 것을 사용했다. 명도 히스토그램은, SEM상에 있어서의 각 픽셀의 명도값의 도수(度數) 분포를 나타낸다. 콘트라스트를 최적화할 수 있으면 되므로, 명도 히스토그램 대신에 명도차 히스토그램을 사용해도 된다. 또한 명도 대신에 휘도를 사용해도 된다. 이하에서는 명도 히스토그램을 사용하는 것으로 한다.
도 15b는, 명도 히스토그램을 사용해서 콘트라스트를 최대화하는 수순을 나타낸다. 상 콘트라스트를 최대화하기 위해서는, 명도 히스토그램의 도수 피크 간격(H)이 가장 커지는 광 파라미터를 특정하면 될 것으로 생각된다. 도 15b에 나타내는 예에 있어서, 광 제어부(14)는 우선 파장과 편광면을 바꾸면서 명도 히스토그램을 작성하고, 피크 간격(H)이 최대로 되는 파장과 편광면을 특정한다. 다음으로 광 제어부(14)는, 피크 간격(H)이 최대로 되는 광 조사 각도를 특정한다. 마지막으로 광 제어부(14)는, 피크 간격(H)이 최대로 되는 광의 단위 시간당의 조사량을 특정한다. 조사량은, 예를 들면 펄스 폭, 단위 시간당 포함되는 펄스 수, 펄스 레이저의 평균 출력, 등에 의해 조정할 수 있다.
피크 간격(H)은, 광 파라미터마다 최대화할 수 있다. 도 15b에서 예시한 광 파라미터 외에, 파장, 시료에 대한 조사 방향(방위각), 광의 조사 주기 등에 대해서도 각각 피크 간격(H)을 최대화해도 된다. 조정하는 순번은, 어느 파라미터부터여도 상관없다. 관찰 방향마다 광 파라미터의 최적값을 조정해도 된다. 또한, 시료(8)의 특징량에 따라 최적인 광 파라미터를 정하는 경우(예를 들면 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 수순에 의해 정하는 경우)는, 그 이외의 광 파라미터만 조정해도 된다. 예를 들면 X 방향에 있어서는 P 편광이 최적이고 Y 방향에 있어서는 S 편광이 최적인 경우, X 방향의 명도 히스토그램에 대해서는 P 편광을 전제로 한 파장만 최적화하고, Y 방향의 명도 히스토그램에 대해서는 S 편광을 전제로 한 파장만 최적화해도 된다.
도 16은, 본 실시형태 4에 있어서 표시부(20)가 제공하는 GUI의 예이다. 유저는 광 조사 조건 선택부(217) 상에서, 최적값을 탐색하는 광 파라미터와 탐색 범위를 입력한다. 편광 종류 선택부(222) 상에서 조사하는 편광면에 체크한다. 조사하는 광의 파장, 단위 시간당의 조사량, 조사 각도, 광 조사 간격, 시료에 대해 광의 조사 방향(방위각), 펄스 폭이 설정 가능하게 되어 있다. 표시부(201A)는 광을 조사하지 않는 경우의 SEM상을 표시하고, 표시부(201B)는 피크 간격(H)이 가장 큰 광 파라미터를 사용해서 촬상한 화상을 표시한다. 라이브 화상 표시부(215)는 광 파라미터 탐색 중의 SEM 화상을 표시한다. 화상 처리 표시부(221)는, 취득한 화상끼리의 합성 화상 혹은 차분 화상을 표시한다. 유저는 화상 선택부(218) 내에서 화상 파일을 선택한다. 유저는 다음으로 연산 선택부(219) 상에서 화상의 연산 방법을 결정한다. 예를 들면, 화상 선택부(218) 내에서 선택한 A와 B의 화상의 차화상을 출력하고자 하는 경우는 마이너스 기호를 선택하고, 합성 화상을 출력하고자 하는 경우는 플러스 기호를 선택한다. 처리 개시 버튼(220)을 선택하면 화상 처리부(17)는 화상 처리를 개시한다.
<실시형태 4 : 정리>
본 실시형태 4에 따른 하전 입자선 장치(1)는, SEM 화상의 명도 히스토그램의 피크 간격(H)이 커지도록 광 파라미터를 특정한다. 이것에 의해, SEM 화상의 패턴 콘트라스트를 향상시키는 바와 같이, 광 파라미터를 최적화할 수 있다.
<실시형태 5>
이상의 실시형태에 있어서는, 시료(8) 상의 형상 패턴이 직선 형상으로 배열되어 있고, 관찰 방향에 따라서 P 편광 또는 S 편광을 사용하는 예를 설명했지만, 그 이외의 형상 패턴이어도 본 발명을 적용할 수 있다. 본 발명의 실시형태 5에서는 그 일례로서, 재료의 자기 구역을 촬영한 SEM 화상의 상 콘트라스트를 향상시키는 예에 대해 설명한다. 하전 입자선 장치(1)의 구성은 실시형태 1∼4와 마찬가지이다. 편광 변환판(32)은, λ/2 편광판이나 λ/4 편광판이어도 되고, λ/2 편광판과 λ/4 편광판을 조합해도 된다. 편광면을 변환할 수 있는 그 밖의 소자여도 된다. GUI는 도 16과 마찬가지이다.
도 17은, 시료(8)의 자기 구역의 상 콘트라스트를 향상시킨 SEM상의 예이다. 시료(8)로서는, 자기 구역이 상이한 도메인을 갖는 철 박막을 사용했다. 전자선(30)의 조사 조건은, 가속 전압 0.5keV, 조사 전류 20pA, 주사 속도 100nsec/화소이다. 광 조사 조건은, 파장 800㎚, 편광면은 (1) 원 편광 반시계방향, (2) 원 편광 시계방향으로 했다. 자기 구역이 상이한 도메인을 갖는 시료(8)에 대해, 좌우의 상이한 원 편광을 갖는 광을 조사한 경우, 자기원 이색성(二色性)에 의해 자화축(磁化軸)마다 상이한 흡수 계수가 얻어진다. 즉 편광을 제어한 광 조사하에서 얻어지는 SEM상은, 자기 구역의 상태를 반영한 콘트라스트를 갖는다. 도 17의 (1)에 있어서는, 지면(地面)에 대해 상향의 성분의 자기 구역을 가지는 영역의 신호량이 증가한데 반해, 도 17의 (2)에 있어서는, 지면에 대해 하향의 성분의 자기 구역을 가지는 영역의 콘트라스트가 증가했다. 또한, 도 16의 GUI를 사용해서, 도 17의 (1)과 (2)의 차화상을 취득했다(도 17의 (3)). 차화상화하는 것에 의해, 종류가 상이한 편광면 조사에 의한 각 도메인의 자기 구역에 대한 영향을 평가할 수 있다.
<실시형태 6>
복수의 전자선 조사에 의해 1매의 SEM상에 포함되는 형상 패턴의 X 방향에 있어서의 특징량과 Y 방향에 있어서의 특징량이 서로 상이하므로, 각 방향에 있어서의 광 흡수 계수가 서로 상이하다. 그래서 본 발명의 실시형태 6에서는, 복수의 전자선 조사에 의한 광시야 관찰에 있어서, 각 관찰 방향에 있어서의 특징량이 상이한 경우여도, 각 관찰 방향에 있어서 균일하게 콘트라스트를 향상시키는 수순에 대해 설명한다. 단속적으로 조사되는 광의 편광면 외의 광 파라미터를 제어하는 것에 의해 전자선 조사 시의 시료로부터의 방출 전자의 방출량을 제어해, 높은 상 콘트라스트를 갖는 화상 취득을 실현하는 하전 입자선 장치에 대해 기술한다.
도 18은, 본 실시형태 6에 따른 하전 입자선 장치(1)의 구성도이다. 하전 입자선 장치(1)는, 시료(8)에 대해 복수의 전자선(55, 56, 57)(1차 하전 입자)을 조사하는 것에 의해 시료(8)의 관찰상을 광시야로 취득하는, 멀티빔 주사형 전자 현미경으로 구성되어 있다. 하전 입자선 장치(1)는, 전자 광학계, 스테이지 기구계, 전자선 제어계, 광 조사계, 메인 콘솔(16)을 구비한다. 전자 광학계는, 복수의 전자선을 형성, 조사하는 멀티빔 광학기(50), 검출기(51, 52, 53)에 의해 구성되어 있다. 스테이지 기구계는, XYZ 스테이지(6), 시료 홀더(7)에 의해 구성되어 있다. 전자선 제어계는, 멀티빔 전자선 제어부(61), 검출 제어부(a)(58), 검출 제어부(b)(59), 검출 제어부(c)(60)에 의해 구성되어 있다. 광 조사계는, 광원(13), 광 제어부(14), 광 조사부(24), 입력 설정부(21)에 의해 구성되어 있다. 메인 콘솔(16)은, 화상 형성계와 입출력계를 구비한다. 화상 형성계는, 편향 신호와 동기한 검출 샘플링 기능을 구비한 화상 처리부(17)와 화상 신호 처리부(19)로 구성되어 있다. 입출력계는, 전자선(55, 56, 57)의 촬상 조건의 입력 설정부(21)와 표시부(20)로 구성되어 있다. 특징량 추출부(18)는, 시료(8)의 형상 패턴을 취득하고, 그 형상 패턴의 특징량을 추출한다. 광 파라미터 특정부(15)는, 그 특징량에 따라, 시료(8)에 대해 조사하는 광의 흡수 계수가 최대로 되는 파라미터를 결정한다. 특징량 추출부(18)는, SEM상, 방출 전자 신호, 설계 데이터 등으로부터, 형상 패턴의 치수/밀도/주기/면적/윤곽선/시료(8)를 구성하고 있는 재료의 광 물성, 등의 특징량을 추출한다.
멀티빔 광학기(50)로부터 가속된 전자선(55, 56, 57)은 시료(8)에 조사되고, 시료(8) 상에 대한 전자선(55, 56, 57)의 조사 위치를 제어한다. 검출기(5)는, 전자선(55, 56, 57)을 시료(8)에 대해 조사하는 것에 의해 시료(8)로부터 방출되는 방출 전자(2차 하전 입자)를 검출한다. 입력 설정부(21)는, 가속 전압, 조사 전류, 편향 조건, 검출 샘플링 조건, 전자 렌즈 조건 등을 유저가 지정 입력하기 위한 기능부이다.
도 19에 복수의 전자선 조사에 의해 취득되는 SEM상을 나타낸다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 복수의 전자선 조사로 SEM 관찰이 가능해지기 때문에, 하나의 관찰로 취득 가능한 영역이 확대한다. 이것에 의해, 광시야로 관찰이 가능해지기 때문에 패턴 특징량이 상이한 영역이 1매의 화상에서 취득되어 버린다. 본 실시예에서는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 패턴 피치는 동일하지만, 패턴의 형성 방향이 상이한 패턴 A와 패턴 B가 한 시야 내에 혼재하는 시료 및 조건에서 촬상했다.
최초에, 각 검출기에서 취득된 SEM상마다 형상 패턴의 특징량 추출을 실시한다. 본 실시형태에 있어서, 시료의 형상 패턴에 대한 특징량의 추출 방법은, 실시예 3에서 사용한 시료 패턴의 라인 피치로부터 특정했다.
도 20은, 복수의 전자선 조사에 의해 취득된 각 화상으로부터 특징량 추출부(18)가 추출한 특징량에서 광의 조사 조건을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 20의 그래프에 있어서, 가로축은 파장 λ와 라인 피치 L의 비, 세로축은 시료(8)에 대한 조사광의 흡수 계수이다. 패턴 A의 라인 피치 LA과, 패턴 B에 대한 라인 피치 LB이 플롯되어 있다. 패턴 A에 대한 단위 시간당의 조사량 DA와 패턴 B에 대한 단위 시간당의 조사량 DB가 동등해질 때, 각 라인 피치에 있어서의 콘트라스트는 균일해진다. 각 편광면의 단위 시간당의 조사량은 식(9)(10)으로 산출된다.
[수 9]
Figure pct00009
[수 10]
Figure pct00010
αp(A)는 파장 λ와 라인 피치 LA에 대한 P 편광의 흡수 계수, αs(A)는 파장 λ와 라인 피치 LA에 대한 S 편광의 흡수 계수, αp(B)는 파장 λ와 라인 피치 LB에 대한 P 편광의 흡수 계수, αs(B)는 파장 λ와 라인 피치 LB에 대한 S 편광의 흡수 계수이다. DA와 DB는, 시료(8)에 대해 조사되는 P 편광과 S 편광의 단위 시간당의 조사량이다. DA=DB로 되도록 DP pulse와 DS pulse 중 어느 하나 또는 쌍방을 조정하는 것에 의해, 각 방향에 있어서의 콘트라스트를 균일하게 할 수 있다.
도 21은, 편광면마다 단위 시간당의 조사량을 제어해서 관찰한 결과를 나타낸다. 시료(8)로서는, 밑바탕인 실리콘(70) 상에, 폴리실리콘(71)의 패턴이 형성된 것을 사용했다. 폴리실리콘(71)은, X 방향 및 Y 방향에서 같은 피치의 라인 앤드 스페이스가 형성되어 있지만, 패턴 A와 패턴 B의 패턴 형성의 위상이 90도 다르게 형성되어 있다. 전자선(30)의 조사 조건은, 가속 전압 5.0keV, 조사 전류 5nA, 주사 속도 100nsec/화소이다. 광 조사 조건은, 파장 405㎚, 검출 샘플링 20nsec이다. 편광면과 단위 시간당의 조사량은, 도 20에서 설명한 수순에 따라서, 콘트라스트가 일정해지도록 제어했다. 또한, GUI는 도 13과 마찬가지이다.
도 19에 나타낸 형상 패턴의 시료로 관찰을 실시했다. 패턴 A와 B 각각에 있어서의 콘트라스트의 향상 효과를 일정하게 하기 위해서는, 식(9)(10)으로부터, 패턴 A에 대한 S 및 P 편광의 단위 시간당의 조사량이, 패턴 B에 대한 S 및 P 편광의 단위 시간당의 조사량에 대해 2분의 1로 되도록 제어할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 도 21의 (a)의 광 조사 OFF의 조건에 있어서는, 폴리실리콘(44)과 실리콘 카바이드 기판(46)의 콘트라스트 차가 작다. 또한, 도 21의 (b)에 나타낸 형상 패턴의 특징량을 추출하지 않고 광을 조사한 조건에서 SEM상을 취득하면, 패턴 A 내에 실리콘과 폴리실리콘의 콘트라스트와 비교해서, 패턴 B의 실리콘과 폴리실리콘의 콘트라스트 차가 작고, 패턴 A와 B에서 균일한 콘트라스트 향상 효과가 얻어지지 않는다. 한편, 형상 패턴의 특징량에 따른 편광마다의 단위 시간당의 광의 조사량을 제어한 결과, 도 21의 (c)에 나타내는 바와 같이 패턴 A 및 패턴 B 모두 균일한 콘트라스트 향상 효과를 확인할 수 있었다.
본 실시형태 6에서는, 광량 가변 필터를 사용해서 단위 시간당의 조사량을 제어했지만, 펄스 레이저의 경우이면, 광량 가변 필터 대신에 펄스 피커를 사용해서, P 편광의 단위 시간당의 펄스 수를, S 편광의 단위 시간당의 펄스 수에 대해, 3분의 2로 되도록 제어해도 상관없다.
본 실시형태 6에 따른 하전 입자선 장치(1)는, 시료(8)의 패턴 형상의 특징량에 따라 광 파라미터를 특정함과 함께, 각 광 파라미터에 대응하는 광 흡수 계수에 따라, 광 파라미터마다 단위 시간당의 조사량을 조정한다. 이것에 의해, 광 파라미터마다의 콘트라스트를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 예를 들면 관찰 방향마다 시료(8)의 특징량이 상이한 경우여도, 균일한 콘트라스트를 얻을 수 있다.
<본 발명의 변형예에 대해 >
본 발명은, 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가/삭제/치환을 하는 것이 가능하다.
이상의 실시형태에 있어서는, 시료(8)의 관찰상을 취득하는 구성예로서, 하전 입자선 장치(1)가 주사 전자 현미경으로 구성되어 있는 예를 설명했지만, 본 발명은 그 이외의 하전 입자선 장치에 있어서도 사용할 수 있다. 즉, 시료(8)에 대해 광을 조사함으로써 2차 하전 입자의 방출 효율을 조정하는 그 밖의 하전 입자선 장치에 대해, 본 발명을 적용할 수 있다.
이상의 실시형태에 있어서는, 광원(13)으로서 펄스 레이저를 사용했지만, 광을 조사 가능한 그 밖의 광원을 사용할 수도 있다. 도 3에 있어서는, 편광 변환판(32)을 사용해서 편광을 제어하는 예를 설명했지만, 그 밖의 수단을 사용해서 편광을 제어해도 된다. 예를 들면 λ/4 편광판을 사용해서 직접 편광을 원 편광이나 타원 편광으로 변환해도 된다.
실시형태 4에 있어서, 광의 조사 각도를 조정하는 구성은, 도 14a와 도 14b에 예시하는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 도 14b에 있어서, 조정 미러(31)의 각도를 조정하는 것에 의해 광의 조사 각도를 제어해도 된다.
이상의 실시형태에 있어서, 시료의 형상 패턴이 갖는 광 물성으로서는, 시료(8)의 재료의 광 흡수율, 시료(8)의 재료의 광 반사율, 시료(8)의 재료의 유전율, 시료(8)의 재료의 아베수(Abbe's number), 시료(8)의 재료의 광 굴절률, 등을 생각할 수 있다.
이상의 실시형태에 있어서, 시료(8)에 대해 광을 조사하는 것에 의해 방출 전자의 효율을 확실히 높이기 위해서는, 전자선(30)을 시료(8)에 대해 조사하는 주기보다도 짧은 시간 간격으로 광을 시료(8)에 대해 조사하는 것이 바람직하다.
이상의 실시형태에 있어서, 메인 콘솔(16)은, 컴퓨터 등의 연산 장치에 의해 구성할 수 있다. 메인 콘솔(16)이 구비하는 각 기능부(화상 처리부(17), 특징량 추출부(18), 입력 설정부(21)), 광 제어부(14), 광 파라미터 특정부(15)는, 이들의 기능을 실장(實裝)한 회로 디바이스 등의 하드웨어를 사용해서 구성할 수도 있고, 이들의 기능을 실장한 소프트웨어를 연산 장치가 실행하는 것에 의해 구성할 수도 있다.
1 : 하전 입자선 장치 2 : 전자총
3 : 편향기 4 : 전자 렌즈
5 : 검출기 6 : XYZ 스테이지
7 : 시료 홀더 8 : 시료
9 : 전자총 제어부 10 : 편향 신호 제어부
11 : 검출 제어부 12 : 전자 렌즈 제어부
13 : 광원 14 : 광 제어부
15 : 광 파라미터 특정부 16 : 메인 콘솔
17 : 화상 처리부 18 : 특징량 추출부
19 : 화상 신호 처리부 20 : 표시부
21 : 입력 설정부 22 : 유리창
23 : 케이싱 24 : 광 조사부
25 : 조사광 30 : 전자선
31 : 조정 미러 32 : 편광 변환판
33 : 광량 가변 필터 34 : 파장 변환부
41 : 반사 방지막 42 : 레지스트
43 : 실리콘 기판 44 : 폴리실리콘
45 : 산화막 46 : 실리콘 카바이드 기판
47 : 무편광 빔 스플리터 49 : 빔 모니터
50 : 멀티빔 광학기 51 : 검출기
52 : 검출기 53 : 검출기
55 : 전자선 56 : 전자선
57 : 전자선 58 : 검출 제어부(a)
59 : 검출 제어부(b) 60 : 검출 제어부(c)
61 : 멀티빔 전자선 제어부 70 : 실리콘
71 : 폴리실리콘 81 : 기억 장치
201A : 표시부 201B : 표시부
202 : 차화상 표시부 203 : 촬상 개시 버튼
204 : 차화상화 버튼 205 : 편광면 설정부
206 : 화상 취득 오퍼레이션 지정부 207 : 표시부
208 : 표시부 209 : 광 조사 조건 모니터부
210 : 촬상 조건 표시부 211 : 촬상 조건 표시부
212 : 특징량 추출란 213 : 편광면 비율 조정부
214 : 조사량 조정부 215 : 라이브 화상 표시부
216 : 편광 종류 선택 버튼 217 : 광 조사 조건 선택부
218 : 화상 선택부 219 : 연산 선택부
220 : 처리 개시 버튼 221 : 화상 처리 표시부
222 : 편광 종류 선택부

Claims (15)

  1. 시료에 대해 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선 장치로서,
    상기 시료에 대해 1차 하전 입자를 조사하는 하전 입자원,
    상기 시료에 대해 조사하는 광을 출사하는 광원,
    상기 1차 하전 입자를 상기 시료에 대해 조사하는 것에 의해 상기 시료로부터 발생하는 2차 하전 입자를 검출하는 검출기,
    상기 검출기가 검출한 상기 2차 하전 입자를 사용해서 상기 시료의 관찰상(觀察像)을 생성하는 화상 처리부,
    상기 광의 물리적 특성을 나타내는 광 파라미터를 제어하는 광 제어부를 구비하고,
    상기 광 제어부는, 상기 광 파라미터로서 상기 광의 편광면을 변화시키는 것에 의해, 변화시킨 상기 편광면에 대응하는 콘트라스트를 갖는 상기 관찰상을 상기 화상 처리부에 생성시키는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 제어부는, 상기 광 파라미터로서 상기 광의 편광면을 제1 편광면으로 제어하는 것에 의해, 상기 시료가 상기 제1 편광면에 대응하는 제1 광 흡수 계수를 갖도록 한 후에, 상기 관찰상을 상기 화상 처리부에 생성시키고,
    상기 광 제어부는, 상기 광 파라미터로서 상기 광의 편광면을 상기 제1 편광면과는 다른 제2 편광면으로 제어하는 것에 의해, 상기 시료가 상기 제2 편광면에 대응하는 제2 광 흡수 계수를 갖도록 한 후에, 상기 관찰상을 상기 화상 처리부에 생성시키는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 제어부는, 상기 광 파라미터로서,
    상기 광을 수평면 상에 투영했을 때 상기 광과 상기 수평면 상의 좌표 축 사이에 형성되는 각도,
    상기 광을 수직면 상에 투영했을 때 상기 광과 상기 수직면 상의 좌표 축 사이에 형성되는 각도,
    상기 광의 파장,
    상기 광의 조사 주기,
    상기 광의 단위 시간당의 조사량
    중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화상 처리부는, 상기 광 제어부가 상기 광 파라미터를 제1 파라미터로 조정했을 때에 있어서의 상기 시료의 제1 관찰상과, 상기 광 제어부가 상기 광 파라미터를 제2 파라미터로 조정했을 때에 있어서의 상기 시료의 제2 관찰상을 생성하고,
    상기 화상 처리부는, 상기 제1 관찰상과 상기 제2 관찰상 사이의 차분을 구하는 것에 의해 차화상(差畵像)을 생성하고,
    상기 하전 입자선 장치는 추가로, 상기 차화상을 표시하는 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  5. 시료에 대해 하전 입자선을 조사하는 하전 입자선 장치로서,
    상기 시료에 대해 1차 하전 입자를 조사하는 하전 입자원,
    상기 시료에 대해 조사하는 광을 출사하는 광원,
    상기 1차 하전 입자를 상기 시료에 대해 조사하는 것에 의해 상기 시료로부터 발생하는 2차 하전 입자를 검출하는 검출기,
    상기 검출기가 검출한 상기 2차 하전 입자를 사용해서 상기 시료의 관찰상을 생성하는 화상 처리부,
    상기 광의 물리적 특성을 나타내는 광 파라미터를 제어하는 광 제어부,
    상기 시료 상에 형성되어 있는 형상 패턴의 특징량을 추출하는 특징량 추출부,
    상기 광에 대한 상기 시료의 광 흡수 계수가 최대로 되도록 하는 상기 광 파라미터를 상기 특징량에 따라 특정하는 광 파라미터 특정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하전 입자선 장치는 추가로, 1 이상의 상기 광 파라미터와 상기 광 흡수 계수 사이의 대응 관계를 기술한 흡수 계수 데이터를 저장하는 기억부를 구비하고,
    상기 광 파라미터 특정부는, 상기 흡수 계수 데이터를 참조하는 것에 의해, 상기 관찰상의 콘트라스트가 가능한 한 커지는 상기 광 파라미터를 특정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 특징량 추출부는,
    상기 형상 패턴의 치수,
    상기 형상 패턴의 평면 밀도,
    상기 형상 패턴의 반복 주기,
    상기 형상 패턴의 면적,
    상기 형상 패턴의 윤곽선,
    상기 형상 패턴을 구성하는 재료의 광 물성
    중 적어도 어느 하나를 상기 특징량으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 특징량 추출부는, 상기 관찰상 또는 상기 형상 패턴의 설계 데이터를 사용해서, 상기 특징량을 추출하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 광 제어부는, 상기 광 파라미터를 변경하는 것에 의해, 각 상기 광 파라미터를 갖는 상기 광을 상기 시료에 대해 조사하고,
    상기 화상 처리부는, 각 상기 광 파라미터를 갖는 상기 광을 상기 시료에 대해 조사하고 있을 때에 있어서의 상기 관찰상의 콘트라스트 중, 가장 콘트라스트가 높을 때에 있어서의 상기 광 파라미터에 대응하는 상기 관찰상을 취득하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 광 제어부는, 상기 광 파라미터로서, 상기 광의 단위 시간당의 조사량과, 상기 조사량 이외의 다른 파라미터를 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 광 제어부는, 상기 다른 파라미터를 제1 파라미터로 조정했을 때에 있어서의 상기 관찰상의 제1 콘트라스트와, 상기 다른 파라미터를 제2 파라미터로 조정했을 때에 있어서의 상기 관찰상의 제2 콘트라스트 사이의 차분이 작아지도록, 상기 다른 파라미터를 상기 제1 파라미터로 조정했을 때에 있어서의 상기 조사량과 상기 다른 파라미터를 상기 제2 파라미터로 조정했을 때에 있어서의 상기 조사량을 조정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광 제어부는 추가로,
    상기 제1 파라미터를 갖는 상기 광의 상기 조사량을 측정하는 제1 측정기,
    상기 제2 파라미터를 갖는 상기 광의 상기 조사량을 측정하는 제2 측정기를 구비하고,
    상기 광 제어부는, 상기 제1 측정기가 측정한 상기 조사량, 상기 제2 측정기가 측정한 상기 조사량, 상기 제1 파라미터를 갖는 상기 광에 대한 상기 시료의 제1 흡광 계수, 및 상기 제2 파라미터를 갖는 상기 광에 대한 상기 시료의 제2 흡광 계수를 사용해서, 상기 제1 콘트라스트와 상기 제2 콘트라스트 사이의 차분이 작아지도록 상기 조사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광 제어부는, 상기 관찰상이 갖는 각 픽셀의 휘도값 혹은 명도값의 히스토그램, 또는 상기 관찰상이 갖는 각 픽셀의 휘도차 혹은 명도차의 히스토그램을 취득하고,
    상기 광 제어부는, 상기 히스토그램 상의 도수(度數) 피크 간격이 최대로 되도록, 상기 광 파라미터를 조정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광 제어부는, 상기 광 파라미터로서 제1 파라미터와 제2 파라미터를 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 광 제어부는, 상기 히스토그램으로서, 상기 광 파라미터가 상기 제1 파라미터일 때에 있어서의 제1 히스토그램을 취득함과 함께, 상기 광 파라미터가 상기 제2 파라미터일 때에 있어서의 제2 히스토그램을 취득하고,
    상기 광 제어부는, 상기 제1 히스토그램 상의 도수 피크 간격이 최대로 되도록 상기 제1 파라미터를 제어함과 함께, 상기 제2 히스토그램 상의 도수 피크 간격이 최대로 되도록 상기 제2 파라미터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 광 제어부는, 상기 1차 하전 입자를 상기 시료에 대해 조사하는 제1 시간 간격보다도 짧은 제2 시간 간격마다, 상기 시료에 대해 상기 광을 조사하고,
    상기 광 제어부는, 상기 광의 평균 강도, 상기 광의 조사 시간 폭, 상기 광의 조사 주기, 상기 제2 시간 간격, 단위 시간당의 상기 광의 조사수 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것에 의해, 상기 광의 단위 시간당의 조사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 광 물성은, 상기 재료의 광 흡수율, 상기 재료의 광 반사율, 상기 재료의 유전율, 상기 재료의 아베수(Abbe's number), 상기 재료의 광 굴절률 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102476186B1 (ko) * 2018-12-06 2022-12-12 주식회사 히타치하이테크 하전 입자선 장치
JP7108788B2 (ja) * 2019-05-21 2022-07-28 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
EP4117014A1 (en) * 2021-07-07 2023-01-11 ASML Netherlands B.V. Charged particle apparatus and method
WO2023280551A1 (en) * 2021-07-07 2023-01-12 Asml Netherlands B.V. Charged particle apparatus and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5190119U (ko) 1975-01-17 1976-07-19
JP2003151483A (ja) 2001-11-19 2003-05-23 Hitachi Ltd 荷電粒子線を用いた回路パターン用基板検査装置および基板検査方法
US20030111601A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-19 Kla-Tencor Corporation Photoelectron emission microscope for wafer and reticle inspection
JP2005512339A (ja) * 2001-12-14 2005-04-28 ケイエルエイ−テンコー コーポレイション ウエハ及びレチクルを検査するための光電子顕微鏡
JP2014032833A (ja) * 2012-08-03 2014-02-20 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
US20140077078A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Ebara Corporation Inspection apparatus

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05190119A (ja) 1992-01-14 1993-07-30 Toshiba Corp 陰極線管
WO2003087797A1 (en) * 2002-04-17 2003-10-23 Ebara Corporation Sample surface inspection apparatus and method
US7138629B2 (en) 2003-04-22 2006-11-21 Ebara Corporation Testing apparatus using charged particles and device manufacturing method using the testing apparatus
JP2004363085A (ja) 2003-05-09 2004-12-24 Ebara Corp 荷電粒子線による検査装置及びその検査装置を用いたデバイス製造方法
JP4426519B2 (ja) * 2005-11-11 2010-03-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ 光学的高さ検出方法、電子線測定装置および電子線検査装置
JP5190119B2 (ja) 2008-11-05 2013-04-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
TW201248336A (en) 2011-04-22 2012-12-01 Mapper Lithography Ip Bv Lithography system for processing a target, such as a wafer, and a method for operating a lithography system for processing a target, such as a wafer
US9711327B2 (en) 2015-07-16 2017-07-18 Applied Materials Israel, Ltd. Method and system for optimizing configurable parameters of inspection tools
US10168614B1 (en) * 2017-06-14 2019-01-01 Applied Materials Israel Ltd. On-axis illumination and alignment for charge control during charged particle beam inspection

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5190119U (ko) 1975-01-17 1976-07-19
JP2003151483A (ja) 2001-11-19 2003-05-23 Hitachi Ltd 荷電粒子線を用いた回路パターン用基板検査装置および基板検査方法
US20030111601A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-19 Kla-Tencor Corporation Photoelectron emission microscope for wafer and reticle inspection
JP2005512339A (ja) * 2001-12-14 2005-04-28 ケイエルエイ−テンコー コーポレイション ウエハ及びレチクルを検査するための光電子顕微鏡
JP2014032833A (ja) * 2012-08-03 2014-02-20 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
US20140077078A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Ebara Corporation Inspection apparatus

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