JP2002222635A - Method for obtaining scanning electron microscope image and scanning electron microscope user for the same - Google Patents
Method for obtaining scanning electron microscope image and scanning electron microscope user for the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は走査電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｅ）に係り、特に半導体装置製造に用いられ
るフォトマスクの表面ＳＥＭ画像を得る方法及びこれに
用いられるＳＥＭ装置に関する。The present invention relates to a scanning electron microscope (S).
EM: Scanning Electron Micr
In particular, the present invention relates to a method for obtaining a surface SEM image of a photomask used for manufacturing a semiconductor device and an SEM device used for the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置を製造するのに要求される分
析、たとえば試料表面を分析するのにＳＥＭ画像が利用
されている。たとえば試料表面に形成されたパターンの
ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）などを
測定するために、試料表面のＳＥＭ画像を得てこのよう
なＳＥＭ画像に現れたパターンのＣＤを測定する方法が
利用されている。2. Description of the Related Art SEM images are used for analysis required for manufacturing a semiconductor device, for example, for analyzing a sample surface. For example, in order to measure a CD (Critical Dimension) of a pattern formed on a sample surface, a method of obtaining an SEM image of a sample surface and measuring a CD of a pattern appearing in such an SEM image is used.
【０００３】ＳＥＭ装置は、知られているように、１次
電子ビームを試料表面に照射し、試料表面から放射され
る２次電子信号を検出して試料表面の画像を得るのに利
用されている。このようにＳＥＭ装置は電子ビームを利
用するので、ＳＥＭ画像を得るのに試料表面の電荷準位
に強い影響を受ける。[0003] As is known, an SEM apparatus is used to irradiate a primary electron beam to a sample surface, detect a secondary electron signal emitted from the sample surface, and obtain an image of the sample surface. I have. As described above, since the SEM device uses an electron beam, obtaining a SEM image is strongly affected by the charge level on the sample surface.
【０００４】実験室的な環境ではこのような試料表面の
電位準位による影響を排除するために、試料表面をゴー
ルドコーティング（ｇｏｌｄ ｃｏａｔｉｎｇ）して接
地する方法がある。しかし、半導体装置製造の場合、Ｓ
ＥＭ画像を得ようとする試料には前記のようなゴールド
コーティングを導入するのは困難で、実質的に接地を行
えなくなる。また、試料を接地ピンなどを利用して単純
に接地してＳＥＭ撮影を行う方法もあるが、試料表面が
不導体からなる場合、または、不導体とこのような不導
体で隔離された導体からなる場合は、実質的に接地効果
が発揮されない。In a laboratory environment, there is a method in which the surface of the sample is gold-coated and grounded in order to eliminate the influence of the potential level on the surface of the sample. However, in the case of semiconductor device manufacturing, S
It is difficult to introduce a gold coating as described above into a sample for which an EM image is to be obtained, and it is virtually impossible to perform grounding. There is also a method of performing SEM imaging by simply grounding the sample using a grounding pin or the like.However, when the sample surface is made of a non-conductor, or when a non-conductor and a conductor isolated by such a non-conductor are used. In this case, the ground effect is not substantially exhibited.
【０００５】たとえば、半導体装置製造に用いられるフ
ォトマスクの場合、石英基板上に形成された遮光膜パタ
ーン、たとえばクロムパターンは石英基板により独立的
に分離または絶縁されているので、これを実質的に直接
接地できる方法がない。従って、このようなフォトマス
ク表面に対するＳＥＭ画像を得るのが非常に困難であ
る。たとえば、ＳＥＭ撮影時に、初期フォーカスを合わ
せるのが難しかったり、ゆがんだり、あるいは所望の位
置ではない移動した画像が得られてしまうパターンシフ
ト現象などの不良が発生する。For example, in the case of a photomask 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 the quartz substrate, this is substantially eliminated. There is no direct grounding method. Therefore, it is very difficult to obtain an SEM image of such a photomask surface. For example, during SEM imaging, defects such as difficulty in adjusting the initial focus, distortion, or a pattern shift phenomenon that results in a moving image that is not at a desired position occur.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、不導
体や不導体により隔離された導体からなる試料表面のＳ
ＥＭ画像を得る方法を提供するところにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for measuring the surface roughness of a sample made of a non-conductor or a conductor separated by a non-conductor.
It is intended to provide a method for obtaining an EM image.
【０００７】本発明の他の目的は、前記のＳＥＭ画像を
得る方法に用いられるＳＥＭ装置を提供するところにあ
る。Another object of the present invention is to provide an SEM device used for the above-mentioned method for obtaining an SEM image.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの本発明は、試料表面に意図的に電荷を帯電させた
後、前記帯電された試料表面を１次電子ビームでスキャ
ンして生じる２次電子の信号に基づき画像を得るＳＥＭ
画像を得る方法を提供する。前記試料は不導体で隔離さ
れた導電体からなる表面を有すること、たとえばフォト
マスクである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention for achieving the above object is achieved by intentionally charging a sample surface and then scanning the charged sample surface with a primary electron beam. SEM for obtaining images based on secondary electron signals
A method for obtaining an image is provided. The sample has a surface made of a conductor separated by a non-conductor, for example, a photomask.
【０００９】前記電荷の意図的な帯電はイオナイザを利
用して前記試料表面にイオンを提供し、前記試料表面を
帯電させる方法により行える。あるいは、前記電荷の意
図的な帯電は電子銃から生じる電子を前記試料表面に提
供し、前記試料表面に電子を蓄積させる方法により行え
る。前記意図的に電荷を帯電させる段階において前記試
料表面は電気的に接地されないことが望ましい。The intentional charging of the charge can be performed by a method in which ions are provided to the sample surface using an ionizer and the sample surface is charged. Alternatively, the intentional charging of the charge can be performed by a method of providing electrons generated from an electron gun to the sample surface and accumulating the electrons on the sample surface. It is preferable that the surface of the sample is not electrically grounded in the step of intentionally charging the electric charge.
【００１０】前記試料表面の帯電は試料表面での電荷分
布の均一性を強める。従って、スキャンを始める時、前
記１次電子ビームが前記試料表面に接近するにつれ回折
されることが防止され得る。従って、１次電子ビームが
意図された領域に固定され得る。すなわち、１次電子ビ
ームのフォーカスが良好になされ得る。The charge on the sample surface enhances the uniformity of the charge distribution on the sample surface. Therefore, when starting a scan, the primary electron beam can be prevented from being diffracted as it approaches the sample surface. Therefore, the primary electron beam can be fixed in the intended area. That is, the primary electron beam can be favorably focused.
【００１１】また、前記の目的を達成するための本発明
は、チャンバと、前記チャンバ内に導入されて１次電子
ビームを生じて前記チャンバ内に装着される試料表面を
横切って前記ビームをスキャンする電子ビーム部と、前
記チャンバ内に導入されて前記試料から放出される２次
電子を検出し、前記２次電子が放出される試料表面を代
表する信号を発生する２次電子検出部と、前記２次電子
検出部に連結して前記信号を画像に変化させる処理部を
含む画像撮影部と、前記画像撮影部に連結して電気的電
荷を生じて前記試料表面に提供する作用を行う電荷発生
部を含む試料処理部とを含む、試料の画像を得るための
走査電子顕微鏡装置を提供する。前記試料処理部は前記
試料表面にイオンを提供するイオナイザまたは電子銃を
含むことができる。この時、前記試料を装着するのに用
いられる試料ホルダをさらに含み、前記試料ホルダは前
記試料と電気的に絶縁されることが望ましい。According to another aspect of the present invention, there is provided a method for scanning a chamber, wherein the primary electron beam is introduced into the chamber, generates a primary electron beam, and scans the beam across a surface of a sample mounted in the chamber. An electron beam unit, a secondary electron detection unit that detects secondary electrons introduced into the chamber and emitted from the sample, and generates a signal representative of the surface of the sample from which the secondary electrons are emitted; An image capturing unit including a processing unit that converts the signal into an image in connection with the secondary electron detecting unit; and a charge that is connected to the image capturing unit to generate an electric charge and provide the electrical charge to the sample surface. Provided is a scanning electron microscope apparatus for obtaining an image of a sample, including a sample processing unit including a generation unit. The sample processing unit may include an ionizer or an electron gun for providing ions to the sample surface. In this case, the apparatus may further include a sample holder used to mount the sample, and the sample holder may be electrically insulated from the sample.
【００１２】本発明によれば、ＳＥＭ撮影時に初期フォ
ーカス不良及びパターンシフト現象を抑制し、短い時間
内に安定したＳＥＭ画像を得ることができる。According to the present invention, it is possible to suppress an initial focus defect and a pattern shift phenomenon during SEM photographing, and to obtain a stable SEM image within a short time.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明の実施形
態はいろいろな他の形に変形でき、本発明の範囲が次に
詳述する実施形態により限定されるものと解釈されては
ならない。本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を
持った者に本発明をより完全に説明するために提供され
るものである。従って、図面での要素の形状はより明確
な説明を強調するために誇張されたものであり、図面上
に同じ符号に表示された要素は同じ要素を意味する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in detail below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description, and elements denoted by the same reference numerals in the drawings mean the same elements.
【００１４】図１を参照すれば、本発明の実施形態では
試料１００の表面をＳＥＭ撮影する以前に、試料１００
の表面に電荷を意図的に供給して試料１００の表面を意
図的に帯電させることを示す。Referring to FIG. 1, according to an embodiment of the present invention, before the surface of the sample 100 is photographed by SEM,
Indicates that a charge is intentionally supplied to the surface of the sample 100 to intentionally charge the surface of the sample 100.
【００１５】試料１００としてフォトマスクを利用する
場合を例にあげれば、フォトマスクは石英基板１１０上
にクロムパターン１５０が備わっている。従って、試料
１００の表面は選択的に露出された不導体である石英基
板１１０と、この露出された石英基板１１０により隔離
された導電体であるクロムパターン１５０からなる。For example, when a photomask is used as the sample 100, the photomask has a chromium pattern 150 on a quartz substrate 110. Therefore, the surface of the sample 100 is composed of a quartz substrate 110 which is a non-conductor which is selectively exposed, and a chrome pattern 150 which is a conductor separated by the exposed quartz substrate 110.
【００１６】図１と共に図２を参照すれば、半導体装置
製造に用いられるフォトマスク１００’は外周部分１６
０とパターン部分１３０に区分できる。パターン部分１
３０は一般的に遮光膜パターンとして用いられるクロム
パターン１５０などがパターニングされていて、実質的
に写真工程によりウェーハ上に転写される部分である。Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, a photomask 100 'used for manufacturing a semiconductor device has an outer peripheral portion 16a.
0 and the pattern portion 130. Pattern part 1
Reference numeral 30 denotes a portion where a chrome pattern 150 or the like generally used as a light-shielding film pattern is patterned, and is substantially transferred onto a wafer by a photographic process.
【００１７】外周部分１６０はクロムパターン１５０の
ために蒸着されたクロム層が残存していて、このような
外周部分１６０のクロム層はパターン部分１３０と分離
部分１２０とにより分離または隔離されている。このよ
うな分離部分１２０は石英基板１１０が露出されてなさ
れる。すなわち、外周部分１６０のクロム層はパターン
部分１３０に存在するクロムパターン１５０と電気的に
連結しない。さらに、クロムパターン１５０は露出され
る周囲の石英基板１１０により独立的に分離するように
なる。The outer portion 160 has a chromium layer deposited thereon for the chrome pattern 150, and the chrome layer of the outer portion 160 is separated or isolated by the pattern portion 130 and the separation portion 120. The separation part 120 is formed by exposing the quartz substrate 110. That is, the chrome layer of the outer peripheral part 160 is not electrically connected to the chrome pattern 150 existing in the pattern part 130. Furthermore, the chrome pattern 150 is independently separated by the exposed surrounding quartz substrate 110.
【００１８】このようなフォトマスク１００’上をＳＥ
Ｍ撮影するためにフォトマスク１００’を試料ホルダ２
００にあげておけば、接地ピン２５０がフォトマスク１
００’をおさえるようになる。接地ピン２５０は外周部
分１６０に直接接触して電気的に接地させる。しかし、
パターン部分１３０は外周部分１６０と分離部分１５０
とにより電気的に絶縁されていて接地ピン２５０により
接触されないので、接地ピン２５０によりパターン部分
１３０のクロムパターン１５０は実質的に電気的に接地
されなくなる。On such a photomask 100 ′, SE
In order to perform M imaging, the photomask 100 ′ is
00, the ground pin 250 is
00 '. The ground pin 250 is in direct contact with the outer peripheral portion 160 to be electrically grounded. But,
The pattern portion 130 includes an outer peripheral portion 160 and a separation portion 150.
And the chrome pattern 150 of the pattern portion 130 is not substantially electrically grounded by the ground pin 250 because the chrome pattern 150 is electrically insulated from the chrome pattern 150 by the ground pin 250.
【００１９】フォトマスク１００’の表面には静電気ま
たは先行工程に導入されるプラズマにより帯電された電
荷分布が存在できる。このような電荷分布は実質的に不
均一に形成されると知られていて、このような不均等な
電荷分布は試料１００の表面をＳＥＭ撮影するのに不利
な影響を及ぼすと知られている。On the surface of the photomask 100 ', there can be a charge distribution charged by static electricity or plasma introduced in a preceding process. Such a charge distribution is known to be substantially non-uniform, and such a non-uniform charge distribution is known to adversely affect SEM imaging of the surface of the sample 100. .
【００２０】しかし、フォトマスク１００’のように表
面に導電体と不導体が共存する場合、前記のような単純
な接地により試料１００の表面、特にフォトマスク１０
０’のパターン部分１３０に帯電された電荷を除去する
ことは困難である。さらに、フォトマスク１００’は実
質的に半導体装置製造工程に使われるべき試料１００で
あるから、その表面を通常のゴールドコーティング方法
によりコーティングできない。However, when a conductor and a non-conductor coexist on the surface as in the photomask 100 ', the surface of the sample 100, especially the photomask 10
It is difficult to remove the electric charges charged in the 0 'pattern portion 130. Further, since the photomask 100 'is substantially a sample 100 to be used in a semiconductor device manufacturing process, its surface cannot be coated by a normal gold coating method.
【００２１】従って、単純に接地されたフォトマスク１
００’の表面に、１次電子ビームを照射してＳＥＭ画像
を撮影すれば、前記フォトマスク１００’の表面に帯電
された電荷分布に影響を受けて初期フォーカス合わせが
難しくなる。さらに、ＳＥＭ画像を得ても初期に設定さ
れた画像が画像表示部（図１の４７０）のモニター上で
流れて実在対象が移動して他の対象が画面上に得られる
現象、すなわちパターンシフト現象が生じる。Therefore, the photomask 1 which is simply grounded
If a primary electron beam is applied to the surface of the photomask 100 ′ to take an SEM image, the initial focus adjustment becomes difficult due to the influence of the charge distribution charged on the surface of the photomask 100 ′. Further, even when an SEM image is obtained, an initially set image flows on a monitor of an image display unit (470 in FIG. 1), and a real object moves and another object is obtained on a screen. A phenomenon occurs.
【００２２】さらに、ＳＥＭ撮影時に撮影初期に一般的
に生じるノイズ現象を克服するのは困難になる。初期に
１次電子ビームが試料１００の表面に沿ってスキャニン
グするにともない、電子が試料１００の表面に初期に蓄
積される程度が不均一なことによるノイズ現象、たとえ
ばパターンシフト現象として現れる現象などを克服する
のは困難になる。Further, it is difficult to overcome a noise phenomenon generally occurring in the early stage of SEM imaging. As the primary electron beam scans along the surface of the sample 100 at an early stage, a noise phenomenon, such as a phenomenon that appears as a pattern shift phenomenon, due to the nonuniformity of the degree to which electrons are initially accumulated on the surface of the sample 100, may occur. It will be difficult to overcome.
【００２３】このようなノイズ現象またはパターンシフ
ト現象は初期にある程度以上に試料１００の表面に電子
が蓄積されれば除去されることもあると知られている
が、パターンシフト現象が消えて安定した時まで所要す
る時間が数分以上に達するものと測定される。このよう
な所要時間は半導体装置製造工程にてＳＥＭを利用して
試料を分析するのに大きな負担になる。たとえば一つの
フォトマスク１００’を検査するには必要によりフォト
マスク１００’のおおよそ９９ポイントで画像を得なけ
ればならない場合がある。この場合、それぞれのポイン
トにて前記のノイズ現象または画像不良を除去するのに
所要する初期時間は合算すれば、おおよそ数時間に達す
る程度に高まるようになる。これは半導体装置製造工程
に大きい負担になる。It is known that such a noise phenomenon or a pattern shift phenomenon may be removed if electrons accumulate on the surface of the sample 100 to a certain extent at the beginning, but the pattern shift phenomenon disappears and becomes stable. It is measured that the time required to reach more than a few minutes. Such a required time imposes a heavy burden on analyzing a sample using an SEM in a semiconductor device manufacturing process. For example, to inspect one photomask 100 ', an image may need to be obtained at approximately 99 points of the photomask 100' as necessary. In this case, the initial time required to remove the above-mentioned noise phenomenon or image defect at each point, if added together, will increase to about several hours. This places a heavy burden on the semiconductor device manufacturing process.
【００２４】これを克服するために、本発明の実施形態
ではＳＥＭ撮影を行う以前に試料１００の表面に電荷を
意図的に提供し、試料１００の表面を意図的に一定の電
気的極性で帯電させる。このように意図的に電荷を提供
することは試料１００の表面での電荷準位の不均一また
は不均衡を除去するために行われる。In order to overcome this, in the embodiment of the present invention, electric charges are intentionally provided on the surface of the sample 100 before SEM imaging is performed, and the surface of the sample 100 is intentionally charged with a constant electric polarity. Let it. This purposeful provision of charge is performed to eliminate non-uniformity or imbalance of charge levels on the surface of the sample 100.
【００２５】図１を再び参照すれば、本発明の実施形態
にて提示されるＳＥＭ画像を得る方法を行うＳＥＭ装置
は、画像撮影部１０００と試料処理部２０００に大別で
きる。Referring again to FIG. 1, the SEM apparatus that performs the method of obtaining an SEM image presented in the embodiment of the present invention can be broadly divided into an image capturing unit 1000 and a sample processing unit 2000.
【００２６】画像撮影部１０００は公知のＳＥＭ装置の
構成からなされうる。たとえば試料１００に１次電子ビ
ームを照射する電子ビームコラム部３００と試料１００
の表面から放出される２次電子を検出する２次電子検出
部４１０、検出された信号を増幅する増幅部４３０、増
幅された信号を明確にするためにフィルタリングするフ
ィルタ部４５０及びこのような信号を演算処理して得ら
れる画像を表示する画像表示部４７０、たとえばモニタ
ーを含み、画像撮影部１０００が構成される。The image photographing unit 1000 can be configured by a known SEM device. For example, an electron beam column unit 300 for irradiating the sample 100 with a primary electron beam and the sample 100
A secondary electron detector 410 for detecting secondary electrons emitted from the surface of the device, an amplifier 430 for amplifying the detected signal, a filter 450 for filtering to clarify the amplified signal, and such a signal. An image display unit 470 that displays an image obtained by performing arithmetic processing on the image, for example, a monitor, includes an image capturing unit 1000.
【００２７】試料１００は１次電子ビームが照射される
環境、たとえば真空をなすチャンバ（図示せず）内に印
加され、１次電子ビームの照射により放出される２次電
子による信号によりＳＥＭ画像が得られる。The sample 100 is applied to an environment irradiated with the primary electron beam, for example, a chamber (not shown) forming a vacuum, and an SEM image is formed by a signal of secondary electrons emitted by the irradiation of the primary electron beam. can get.
【００２８】試料処理部２０００は本発明の実施形態に
て提示した通りの電荷を意図的に試料１００の表面に提
供するために導入される。従って、試料処理部２０００
は電荷または電荷粒子を発生できる装置を具備する。た
とえば電荷発生部５００を具備する。電荷発生部５００
はイオンを発生させるイオン発生器、たとえば公知のイ
オナイザから構成される。The sample processing section 2000 is introduced to intentionally provide a charge as presented in the embodiment of the present invention to the surface of the sample 100. Therefore, the sample processing unit 2000
Comprises a device capable of generating charges or charged particles. For example, a charge generation unit 500 is provided. Charge generation section 500
Is composed of an ion generator for generating ions, for example, a known ionizer.
【００２９】図３を参照すれば、イオナイザは入力電源
５０１から生じる高圧により、針型のエミッタ電極５０
５の周囲に電気場が形成される。エミッタ電極５０５の
周囲には接地電極５０３が導入される。エミッタ電極５
０５の周囲に形成される電気場により、エミッタ電極５
０５の周囲のガス分子、たとえば空気分子が電離され陽
イオンと陰イオンが雲状に形成される。Referring to FIG. 3, a high voltage generated from an input power supply 501 causes an ionizer to generate a needle-shaped emitter electrode 50.
An electric field is formed around 5. A ground electrode 503 is introduced around the emitter electrode 505. Emitter electrode 5
The electric field formed around the emitter electrode 5
Gas molecules around 05, such as air molecules, are ionized and cations and anions are formed in a cloud.
【００３０】イオナイザは試料１００の表面の帯電量を
調節する機能を果たすものである。すなわちイオナイザ
は放電によって得られる陽イオンまたは陰イオンを対象
物、すなわち試料１００に送り、試料１００の表面を一
定の電荷準位に帯電させる役割を果たす。この時、イオ
ナイザによって、試料１００の表面に送られる陰イオン
または陽イオンの量を各々調節することにより、試料１
００の表面に帯電する電荷の極性及び量を調節すること
ができる。たとえばイオナイザを利用して試料１００の
表面を全体的に均衡化された電荷準位、たとえばおおよ
そ−１０Ｖ水準の電荷準位に帯電させることができる。The ionizer has a function of adjusting the amount of charge on the surface of the sample 100. That is, the ionizer sends cations or anions obtained by discharge to an object, that is, the sample 100, and plays a role of charging the surface of the sample 100 to a certain charge level. At this time, by adjusting the amount of anions or cations sent to the surface of the sample 100 by the ionizer, the sample 1
The polarity and amount of the electric charge on the surface of No. 00 can be adjusted. For example, an ionizer can be used to charge the surface of the sample 100 to a generally balanced charge level, for example, a charge level of about -10V.
【００３１】イオナイザを利用して試料１００の表面を
帯電させたときの程度は、公知の静電気的フィールドメ
ータを通じて確認することができる。静電気的フィール
ドメータは非接触方式で試料１００の表面の帯電程度を
巨視的に測定できるものである。前記のおおよそ−１０
Ｖなどの値はこのような静電気的フィールドメータによ
り測定された値を例にあげたものである。このような静
電気的フィールドメータによる電位測定により、意図的
に帯電された試料１００の表面は全体的に一定の電荷準
位に帯電され均衡化できるものと確認される。The degree when the surface of the sample 100 is charged using the ionizer can be confirmed through a known electrostatic field meter. The electrostatic field meter can macroscopically measure the degree of charge on the surface of the sample 100 by a non-contact method. About -10 above
The values of V and the like exemplify the values measured by such an electrostatic field meter. By measuring the potential with the electrostatic field meter, it is confirmed that the surface of the sample 100, which is intentionally charged, is charged to a constant charge level as a whole and can be balanced.
【００３２】このように試料１００の表面を一定の電荷
準位に意図的に帯電させることにより、試料１００の表
面の電荷分布の均衡を具現できる。これにより、試料１
００の表面の電荷分布の不均衡または不均一により入射
される１次電子などが回折されたり反発される現象を防
止できる。As described above, by intentionally charging the surface of the sample 100 to a constant charge level, the charge distribution on the surface of the sample 100 can be realized. Thereby, the sample 1
It is possible to prevent the primary electrons or the like incident thereon from being diffracted or repelled due to the imbalance or non-uniformity of the charge distribution on the surface of the 00.
【００３３】図４及び図５を参照すれば、図４は試料１
００の表面に、たとえば−４０Ｖと−１０Ｖに帯電され
た２領域が存在する場合に入射される電子ｅ-が試料１
００の表面の不均一な電荷分布により回折される現象を
説明している。そして、図５は試料１００の表面に、た
とえば＋４０Ｖと＋１０Ｖに帯電された２領域が存在す
る場合に入射される電子ｅ−が試料１００の表面の不均
一な電荷分布により回折される現象を示している。Referring to FIGS. 4 and 5, FIG.
In the case where two regions charged at, for example, −40 V and −10 V exist on the surface of the sample No. 00, the electron e − incident thereon is changed to the sample 1.
This explains the phenomenon of diffraction caused by the non-uniform charge distribution on the surface of No. 00. FIG. 5 shows a phenomenon in which, when two regions charged at, for example, +40 V and +10 V exist on the surface of the sample 100, the incident electrons e− are diffracted by the non-uniform charge distribution on the surface of the sample 100. ing.
【００３４】図６を参照すれば、図６はイオナイザなど
のような電荷発生部５００を利用して試料１００の表面
に電荷準位５５０を均衡されるように形成するところを
示している。この場合、試料１００の表面は全体的に一
定の電荷準位５５０、たとえばおおよそ−２７０Ｖの電
荷準位に均衡化できる。従って、入射される電子ｅ−は
回折されることが抑制され、試料１００の表面に正しい
入射経路に入射されうる。前記の−２７０Ｖなどは静電
気的フィールドメータにより測定された値を例としてあ
げたものである。Referring to FIG. 6, FIG. 6 shows that a charge level 550 is formed on the surface of the sample 100 using a charge generation unit 500 such as an ionizer. In this case, the surface of the sample 100 can be balanced to a generally constant charge level 550, for example, a charge level of approximately -270V. Therefore, the incident electron e− is suppressed from being diffracted, and can be incident on the surface of the sample 100 on a correct incident path. The above-mentioned -270 V is an example of a value measured by an electrostatic field meter.
【００３５】さらに、前記の通り試料１００の表面にＳ
ＥＭ撮影以前に意図的に電荷を帯電させることにより、
ＳＥＭ撮影初期に１次電子の蓄積程度による試料１００
の表面の電荷分布不均一による初期ノイズ現象を除去で
きる。すなわちＳＥＭ撮影のための１次電子照射時、す
でに試料１００の表面は一定の値で均衡化された電荷準
位に帯電されているので、１次電子の蓄積による初期ノ
イズ現象または初期画像流れ（すなわちパターンシフ
ト）現象などを防止できる。Further, as described above, S
By intentionally charging the charge before EM imaging,
Sample 100 depending on the degree of primary electron accumulation at the beginning of SEM imaging
The initial noise phenomenon due to the non-uniform charge distribution on the surface can be eliminated. That is, at the time of primary electron irradiation for SEM imaging, the surface of the sample 100 has already been charged to a charge level balanced with a constant value, so that an initial noise phenomenon or an initial image flow due to accumulation of primary electrons ( That is, the pattern shift) phenomenon can be prevented.
【００３６】前述したように試料１００、たとえばフォ
トマスク１００’の表面に意図的に電荷粒子を提供して
試料１００の表面に均衡された電荷準位を具現すること
により得られる効果を以下に説明する。As described above, the effect obtained by intentionally providing charged particles on the surface of the sample 100, for example, the photomask 100 'to realize a balanced charge level on the surface of the sample 100 will be described below. I do.
【００３７】図７及び図８を参照すれば、図７は本発明
の実施形態によりイオナイザを利用してフォトマスクの
表面に均衡された電荷準位を形成した後で撮影したＳＥ
Ｍ写真であり、図８は図２に示したように、単に試料ホ
ルダ２００にフォトマスクを接地した後撮影したＳＥＭ
写真である。Referring to FIGS. 7 and 8, FIG. 7 shows an SE photographed after forming a balanced charge level on the surface of a photomask using an ionizer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an SEM taken simply after the photomask is grounded on the sample holder 200 as shown in FIG.
It is a photograph.
【００３８】図７の場合、イオナイザを利用してフォト
マスク表面を負極性の電荷準位に帯電し、静電気的フィ
ールドメータを利用してフォトマスクの表面に帯電され
た程度を測定した結果、おおよそ−２７０Ｖが測定され
た。In the case of FIG. 7, the surface of the photomask is charged to a negative charge level using an ionizer, and the degree of charge on the surface of the photomask is measured using an electrostatic field meter. -270 V was measured.
【００３９】図７の場合、１次電子ビームをオンした後
でおおよそ１５秒して画像が流れる現象、すなわちパタ
ーンシフト現象が除去されＳＥＭ写真が得られた。しか
し、図８の場合、１次電子ビームをオンした後でおおよ
そ１６５秒間待った後でパターンシフト現象が除去され
ＳＥＭ写真を得ることができた。図面にて矢印はパター
ンシフト方向を示す。In FIG. 7, a phenomenon in which an image flows about 15 seconds after the primary electron beam is turned on, that is, a pattern shift phenomenon is removed, and an SEM photograph is obtained. However, in the case of FIG. 8, the pattern shift phenomenon was removed after waiting approximately 165 seconds after turning on the primary electron beam, and a SEM photograph could be obtained. In the drawings, arrows indicate the direction of pattern shift.
【００４０】このような結果は、本発明の実施形態のよ
うに試料１００の表面に電荷または電荷粒子を提供し、
試料１００の表面の電荷準位の均衡を具現したり、一定
の電荷準位に試料１００の表面を帯電させることによ
り、ＳＥＭ撮影初期に生じることのある画像流れ現象な
どのような画像再現不良を防止できることを立証したも
のである。Such a result provides a charge or charged particles on the surface of the sample 100 as in the embodiment of the present invention,
By realizing the balance of the charge levels on the surface of the sample 100 or by charging the surface of the sample 100 to a constant charge level, image reproduction defects such as image deletion phenomena that may occur at the beginning of SEM imaging can be prevented. It proves that it can be prevented.
【００４１】図９及び図１０を参照すれば、図９は図８
でのように、単に接地しただけのフォトマスク表面をＳ
ＥＭ撮影する時、設定された９つのポイントにて測定し
たパターンシフト現象が維持される時間及び流れ方向を
示し、図１０は本発明の実施形態によりフォトマスク表
面に意図的に電荷を帯電させた場合に、設定された９つ
のポイントにて測定したパターンシフト現象が維持され
る時間及び流れ方向を示す。Referring to FIGS. 9 and 10, FIG.
The surface of the photomask which is simply grounded as in
FIG. 10 illustrates a time and a flow direction in which a pattern shift phenomenon measured at nine set points is maintained when performing EM imaging. FIG. 10 illustrates that a charge is intentionally charged on a photomask surface according to an embodiment of the present invention. In this case, the time and the flow direction at which the pattern shift phenomenon measured at the set nine points is maintained are shown.
【００４２】図１０の場合、電荷帯電後フォトマスクの
表面を静電気的フィールドメータで測定した帯電程度は
フォトマスクのパターン部分（図２の１３０）全体で均
一におおよそ−２７０Ｖであった。In the case of FIG. 10, the degree of charging of the surface of the photomask measured by an electrostatic field meter after the charge was uniform was approximately -270 V over the entire pattern portion (130 in FIG. 2) of the photomask.
【００４３】本発明の実施形態によりＳＥＭ撮影以前に
意図的にフォトマスクの表面を帯電させた場合の図１０
の結果は、意図的に帯電しない場合の図９の結果に比
べ、パターンシフト現象が維持される時間が非常に短か
ったり、パターンシフト現象が発生しないことを立証し
たものである。FIG. 10 shows a case where the surface of the photomask is intentionally charged before SEM imaging according to the embodiment of the present invention.
The results of (1) prove that the time during which the pattern shift phenomenon is maintained is extremely short and that the pattern shift phenomenon does not occur, as compared with the result of FIG.
【００４４】図１１を参照すれば、図１１はおおよそ
０．９２ｍｍ線幅のクロムパターンに対してＳＥＭ写真
を利用して臨界線幅ＣＤを測定した結果をグラフに図示
した結果を示す。測定ポイントは図９及び図１０に示し
たようにフォトマスクのパターン部分（図２の１３０）
全体に対して９つのポイントを選定した。Referring to FIG. 11, FIG. 11 is a graph showing a result of measuring a critical line width CD of a chrome pattern having a line width of about 0.92 mm using an SEM photograph. The measurement point is the pattern portion of the photomask (130 in FIG. 2) as shown in FIGS.
Nine points were selected for the whole.
【００４５】参照符号１１０１のグラフは、クロムパタ
ーンが備わったフォトマスクの表面に意図的に電荷を帯
電しない場合にて測定されたクロムパターンのＣＤ測定
値を示す。参照符号１１０３のグラフは先ほど前述した
ように本発明の実施形態によりフォトマスクの表面に意
図的に電荷を帯電した場合にて測定されたクロムパター
ンのＣＤ測定値を示し、参照符号１１０５のグラフは先
の２グラフの間の差値を示すものである。A graph 1101 shows a CD measurement value of the chromium pattern measured when no charge is intentionally charged on the surface of the photomask provided with the chromium pattern. The graph 1103 indicates the CD measurement value of the chrome pattern measured when the surface of the photomask is intentionally charged according to the embodiment of the present invention as described above, and the graph 1105 is the graph. It shows the difference between the previous two graphs.
【００４６】このような図１１に示した結果は本発明の
実施形態を利用して得たＳＥＭ画像を通じてパターンの
ＣＤを十分に測定できることを示すものである。このよ
うなパターンのＣＤ測定は前記の通りクロムパターンの
ＣＤ測定だけでなく、クロムパターンにより露出される
石英基板の線幅も測定することが可能である。The results shown in FIG. 11 indicate that the CD of the pattern can be sufficiently measured through the SEM image obtained by using the embodiment of the present invention. As described above, the CD measurement of such a pattern can measure not only the CD measurement of the chrome pattern but also the line width of the quartz substrate exposed by the chrome pattern.
【００４７】図１を再び参照すれば、前述したような電
荷発生部５００としてイオナイザを利用する時、このよ
うな電荷発生部５００は試料１００が装着される画像撮
影部１０００のチャンバ外部に導入できる。さらに、こ
のようなチャンバに連結して電荷発生部５００が設置さ
れることができる。Referring back to FIG. 1, when an ionizer is used as the above-described charge generating unit 500, such a charge generating unit 500 can be introduced outside the chamber of the image capturing unit 1000 on which the sample 100 is mounted. . Further, a charge generation unit 500 may be installed in connection with such a chamber.
【００４８】図１２を参照すれば、電荷発生部５００に
用いられるイオナイザはチャンバ４９０に連結し、チャ
ンバ４９０に試料１００をローディングするローダ４９
５に設置されることができる。Referring to FIG. 12, an ionizer used for the charge generation unit 500 is connected to a chamber 490 and a loader 49 for loading a sample 100 into the chamber 490.
5 can be installed.
【００４９】図１３を参照すれば、電荷発生部５００は
チャンバ４９０に連結して準備される補助チャンバ４９
７内に設置されることができる。このように補助チャン
バ４９７を具備する場合には電荷発生部５００としてイ
オナイザのようなイオン発生器の代わりをし、電子銃を
補助チャンバ４９７の内部に設置できる。Referring to FIG. 13, a charge generation unit 500 is connected to a chamber 490 and is provided with an auxiliary chamber 49.
7 can be installed. When the auxiliary chamber 497 is provided in this manner, an electron gun can be installed inside the auxiliary chamber 497 instead of an ion generator such as an ionizer as the charge generation unit 500.
【００５０】このような電子銃を利用する場合には試料
１００の表面に電子銃から生成される電子ビームを試料
１００の表面に照射するようになれば、電子による負極
性の電荷を試料１００の表面に蓄積させることができ
る。電子の蓄積はイオナイザを利用して負極性のイオン
を試料１００の表面に提供し、試料１００の表面を前述
したように意図的に一定の電荷準位に帯電させることと
類似した効果を得ることができる。なお、イオナイザを
利用する場合には試料１００の表面を負極性に帯電させ
ることができるだけでなく、必要に応じて正極性に帯電
させることもできる。When such an electron gun is used, if the surface of the sample 100 is irradiated with an electron beam generated from the electron gun, the negative charge of the electron 100 Can accumulate on the surface. The accumulation of electrons is achieved by using an ionizer to provide negative ions to the surface of the sample 100 and obtain an effect similar to intentionally charging the surface of the sample 100 to a constant charge level as described above. Can be. When an ionizer is used, the surface of the sample 100 can be charged not only negatively but also positively if necessary.
【００５１】一方、図２における如く、例えばフォトマ
スク１００’をＳＥＭ装置の試料ホルダ２００にセット
する際は、通常、フォトマスク１００’は接地ピン２５
０により接地される。On the other hand, as shown in FIG. 2, when the photomask 100 ′ is set on the sample holder 200 of the SEM device, the photomask 100 ′
Grounded by 0.
【００５２】ところで、前述した通りフォトマスク１０
０’の表面に意図的に電荷を帯電させる場合、接地ピン
２５０と接触しているフォトマスク１００’の部分、す
なわち外周部分１６０は接地ピン２５０を通じて電気的
に接地された状態であるので、そのような外周部分１６
０の表面に帯電された電荷はフォトマスク１００’の外
部に接地されて除去される。従って、フォトマスク１０
０’の全体表面に電荷を意図的に帯電させても、接地ピ
ン２５０が接触している部分の表面には電荷が蓄積され
得ない。すなわち、そのような接地ピン２５０が接触す
る外周部分１６０において表面での電位は０Ｖになる。By the way, as described above, the photomask 10
When a charge is intentionally charged on the surface of 0 ′, the portion of the photomask 100 ′ that is in contact with the ground pin 250, that is, the outer peripheral portion 160 is electrically grounded through the ground pin 250. Outer peripheral part 16
The electric charge charged on the surface of the zero is grounded to the outside of the photomask 100 'and removed. Therefore, the photomask 10
Even if charges are intentionally charged on the entire surface of 0 ', charges 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 peripheral portion 160 contacting the ground pin 250 becomes 0V.
【００５３】このような現象はフォトマスク１００’の
表面での電気的均衡を不均一にする要因として作用し得
る。すなわち、接地ピン２５０により接地されて０Ｖの
表面電位を有する部分は、意図的に帯電された表面電位
を有する隣接する他の部分と電位差を有するようにな
り、そのような電位差による誘導帯電によりそのような
隣接する部分における電気的な均衡が維持され得ない。
これにより、フォトマスク１００’の表面全体が均一な
表面電位に意図的に帯電されることが維持されない。Such a phenomenon can act as a factor that makes the electrical balance on the surface of the photomask 100 'non-uniform. That is, a portion that is grounded by the ground pin 250 and has a surface potential of 0 V has a potential difference from an adjacent portion having a surface potential that is intentionally charged, and has a potential difference due to induction charging due to such potential difference. Electrical balance in such adjacent parts cannot be maintained.
As a result, it is not maintained that the entire surface of the photomask 100 'is intentionally charged to a uniform surface potential.
【００５４】図１４は本発明の実施形態によりフォトマ
スクと試料ホルダとが絶縁された状態を説明するために
概略的に図示した図面である。FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a state in which a photomask and a sample holder are insulated according to an embodiment of the present invention.
【００５５】前記のように所望しない表面電位の不均衡
現象が生じることを防止するために、試料、すなわちフ
ォトマスク１００’を試料ホルダ２００に上げておいて
ピン２５０に固定する時、ピン２５０とフォトマスク１
００’の表面を実質的に絶縁させる。すなわち、ピン２
５０とクロムパターン１５０との間に絶縁体２７０を導
入してピン２５０とクロムパターン１５０とを絶縁させ
ることにより、試料ホルダ２００によりフォトマスク１
００’の表面を接地させないようにする。In order to prevent the occurrence of the undesired surface potential imbalance phenomenon as described above, when the sample, that is, the photomask 100 ′ is lifted on the sample holder 200 and fixed to the pins 250, the pins 250 are not connected to each other. Photo mask 1
The surface of 00 'is substantially insulated. That is, pin 2
By introducing an insulator 270 between the chromium pattern 150 and the chrome pattern 150 to insulate the pin 250 and the chromium pattern 150, the photomask 1
Make sure that the surface of 00 'is not grounded.
【００５６】これにより、フォトマスク１００’の表面
をイオナイザ５１０で意図的に帯電させる時、クロムパ
ターン２７０が全て同じ電位水準、例えば−１０Ｖに意
図的に帯電され得る。これにより、フォトマスク１０
０’の表面全体に均一な電位水準が形成され、ＳＥＭ画
像を得る時に電子ビームの回折または分散発生を防止で
きる。従って、フォトマスク１００’の外郭部位に位置
するクロムパターン２７０についてもパターンシフト現
象またはフォーカス不良現象が生じることを防止でき、
良好なＳＥＭ写真を得るのに効果的である。Accordingly, when the surface of the photomask 100 ′ is intentionally charged by the ionizer 510, the chrome patterns 270 can be intentionally charged to the same potential level, for example, −10V. Thereby, the photomask 10
A uniform potential level is formed on the entire surface of 0 ', and it is possible to prevent diffraction or dispersion of the electron beam when obtaining an SEM image. Therefore, it is possible to prevent a pattern shift phenomenon or a focus failure phenomenon from occurring even for the chrome pattern 270 located at the outer region of the photomask 100 ′,
It is effective for obtaining a good SEM photograph.
【００５７】図１５は本発明の実施形態によるフォトマ
スク表面を接地しない状態での効果を測定するための測
定ポイントを示す図面である。図１６ないし図１９は接
地ピンを利用した場合に図１５に図示されたポイントに
おいて得られたＳＥＭ写真である。図２０ないし図２３
は本発明の実施形態により接地ピンとフォトマスク表面
とを絶縁させた場合に図１５に図示されたポイントにお
いて得られたＳＥＭ写真である。FIG. 15 is a view showing measurement points for measuring an effect when the photomask surface is not grounded according to the embodiment of the present invention. 16 to 19 are SEM photographs obtained at the points shown in FIG. 15 when the ground pin is used. 20 to 23
FIG. 16 is an SEM photograph obtained at the point shown in FIG. 15 when the ground pin and the photomask surface are insulated according to the embodiment of the present invention.
【００５８】図１６と図２０とは図１５の１に表示され
たポイントにおいて、図１７及び図２１は図１５の２に
表示されたポイントにおいて、図１８及び図２２は図１
５の３に表示されたポイントにおいて、図１９及び図２
３は図１５の４に表示されたポイントにおいて撮影され
たＳＥＭ写真である。前記の二つの場合、全て本発明に
よりイオナイザを利用してフォトマスクの表面を意図的
に一定の電位水準、例えば−１０Ｖに帯電させた後でＳ
ＥＭ写真を撮影した。また、試料ホルダのピンは外周部
分１６０に形成されたクロムパターンと接触するように
フォトマスク１００’を試料ホルダに装着した。測定ポ
イント１、２、３、４はパターン部分１３０において外
周部分に最接近する位置を選定し、フォトマスク１０
０’と試料ホルダとが接地することと接地しないことと
の差を評価するようにした。FIGS. 16 and 20 correspond to the points indicated by 1 in FIG. 15, FIGS. 17 and 21 correspond to the points indicated by 2 in FIG. 15, and FIGS.
At the point indicated in 5-3, FIGS. 19 and 2
3 is an SEM photograph taken at the point indicated by 4 in FIG. In each of the above two cases, after the surface of the photomask is intentionally charged to a certain potential level, for example, -10 V using an ionizer according to the present invention, S
An EM photograph was taken. Further, the photomask 100 'was mounted on the sample holder so that the pins of the sample holder were in contact with the chrome pattern formed on the outer peripheral portion 160. For the measurement points 1, 2, 3, and 4, the position closest to the outer peripheral portion in the pattern portion 130 is selected.
The difference between 0 'and the grounding and non-grounding of the sample holder was evaluated.
【００５９】図１６ないし図１９の写真はパターンシフ
ト現象により実際に位置するパターンではない隣接する
他のパターンが撮影されたものが示されている。これに
対して、図２０ないし図２３は実際に位置するパターン
形状を明確に示しており、これはパターンシフト現象の
発生が防止されたことを立証するものである。The photographs of FIGS. 16 to 19 show images obtained by photographing other adjacent patterns that are not actually positioned patterns due to the pattern shift phenomenon. On the other hand, FIGS. 20 to 23 clearly show the actually located pattern shapes, which prove that the occurrence of the pattern shift phenomenon has been prevented.
【００６０】以上、本発明を具体的な実施形態を通じて
詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明
の技術的思想内で当分野の通常の知識を持った者により
その変形や改良が可能であることは明白である。Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and may be modified by those having ordinary knowledge in the art within the technical spirit of the present invention. Obviously, improvements are possible.
【００６１】[0061]
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、試料表面
をＳＥＭ撮影する時、ＳＥＭ撮影以前に試料表面に意図
的にイオンなどのような電荷を提供することにより、Ｓ
ＥＭ撮影初期のフォーカス不良及びパターンシフト現象
が生じることを抑制できる。このような意図的な電荷の
提供は試料表面にあらかじめ電荷を帯電させ試料表面に
一定水準の電荷準位を形成する効果を得ることができ
る。これにより、ＳＥＭ撮影により入射される１次電子
などの回折または反発現象が生じることを防止し安定し
たＳＥＭ撮影を具現できる。According to the present invention described above, when an SEM image of a sample surface is taken, an electric charge such as ions is intentionally provided to the sample surface before the SEM image.
It is possible to suppress the occurrence of a focus defect and a pattern shift phenomenon at the beginning of EM imaging. Such intentional provision of charge can provide an effect of pre-charging the charge on the sample surface and forming a certain level of charge level on the sample surface. Accordingly, it is possible to prevent a diffraction or repulsion phenomenon of primary electrons or the like incident by the SEM imaging from occurring, and to realize a stable SEM imaging.
【００６２】また本発明により、ＳＥＭ撮影初期に安定
化期間を縮めることができる。すなわちパターンシフト
現象などが除去され安定した画像を得るのに所要する時
間を大きく縮めることができる。これにより、フォトマ
スクのような半導体装置製造に用いられる試料を分析す
るにおけるような非常に多くのＳＥＭ撮影が必要な検査
にて、検査に所要する時間を大きく縮めることができ、
半導体装置の生産性向上及びその製品の品質向上を図る
ことができる。 また、試料表面と試料ホルダとを絶縁
させること、すなわち接地をせずにパターンシフトまた
はフォーカス不良を一層防止することができる。これに
より、フォトマスクのような試料表面の全領域でのパタ
ーンに対して正確で迅速にＳＥＭ写真を得られる。Further, according to the present invention, the stabilization period can be shortened at the beginning of SEM imaging. That is, the time required to obtain a stable image from which the pattern shift phenomenon or the like has been removed can be greatly reduced. As a result, the time required for inspection can be greatly reduced in an inspection requiring a large number of SEM images, such as when analyzing a sample used for manufacturing a semiconductor device such as a photomask,
It is possible to improve the productivity of the semiconductor device and the quality of the product. In addition, by insulating the sample surface from the sample holder, that is, it is possible to further prevent pattern shift or focus failure without grounding. Thereby, an SEM photograph can be obtained accurately and quickly for a pattern on the entire surface of the sample such as a photomask.
【図１】 本発明の実施形態によるＳＥＭ画像を得る方
法を説明するために図示したＳＥＭ装置の概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic view of an SEM apparatus illustrated to explain a method of obtaining an SEM image according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施形態にて適用されたフォトマス
クを試料ホルダに装着した状態を説明するために概略的
に図示した図面である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a state in which a photomask applied in an embodiment of the present invention is mounted on a sample holder.
【図３】 本発明の実施形態にて採用されたイオナイザ
を説明するために概略的に図示した図面である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an ionizer employed in an embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の実施形態と対応する試料表面の電荷
分布の不均一による入射電子の回折現象を説明するため
に概略的に図示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a diffraction phenomenon of incident electrons due to non-uniform charge distribution on a sample surface according to an embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の実施形態と対応する試料表面の電荷
分布の不均一による入射電子の回折現象を説明するため
に概略的に図示した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a diffraction phenomenon of incident electrons due to non-uniform charge distribution on a sample surface according to an embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の実施形態により意図的に試料表面を
帯電させることを説明するために概略的に図示した断面
図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating the purpose of intentionally charging a sample surface according to an embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の実施形態によりフォトマスク表面に
電荷を意図的に帯電した後で撮影したＳＥＭ写真であ
る。FIG. 7 is an SEM photograph taken after intentionally charging a photomask surface according to an embodiment of the present invention.
【図８】 本発明の実施形態に対応する単純接地したフ
ォトマスク表面を撮影したＳＥＭ写真である。FIG. 8 is an SEM photograph of a photomask surface simply grounded according to the embodiment of the present invention.
【図９】 本発明の実施形態に対応する単純接地したフ
ォトマスク表面の設定された９つのポイントにて測定し
たパターンシフト現象が維持される時間及び流れ方向を
図示した図面である。FIG. 9 is a view illustrating a time and a flow direction in which a pattern shift phenomenon measured at nine set points on a surface of a simple grounded photomask according to an embodiment of the present invention is maintained.
【図１０】 本発明の実施形態によりフォトマスク表面
の設定された９つのポイントにて測定したパターンシフ
ト現象が維持される時間及び流れ方向を図示した図面で
ある。FIG. 10 is a diagram illustrating a time and a flow direction in which a pattern shift phenomenon measured at nine set points on a photomask surface is maintained according to an embodiment of the present invention.
【図１１】 本発明の実施形態により０．９２ｍｍのク
ロムパターンに対してＳＥＭ写真を利用して臨界線幅を
測定した結果を図示したグラフである。FIG. 11 is a graph illustrating a result of measuring a critical line width of a 0.92 mm chromium pattern using a SEM photograph according to an embodiment of the present invention.
【図１２】 本発明の実施形態により電荷発生部をＳＥ
Ｍ装置のローダ位置に設置した状態を説明するために概
略的に図示した図面である。FIG. 12 shows an example in which the charge generation unit is SE according to the embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a state where the apparatus is installed at a loader position of the M apparatus.
【図１３】 本発明の実施形態により電荷発生部をＳＥ
Ｍ装置の補助チャンバ内に設置した状態を説明するため
に概略的に図示した図面である。FIG. 13 shows an example in which the charge generation unit is SE according to the embodiment of the present invention.
5 is a diagram schematically illustrating a state where the apparatus is installed in an auxiliary chamber of the M apparatus.
【図１４】 本発明の実施形態によりフォトマスクと試
料ホルダが絶縁された状態を説明するために概略的に図
示した図面である。FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a state where a photomask and a sample holder are insulated according to an embodiment of the present invention.
【図１５】 本発明の実施形態によるフォトマスク表面
を接地しない状態での効果を測定するための測定ポイン
トを示す図面である。FIG. 15 is a diagram illustrating measurement points for measuring an effect when the photomask surface is not grounded according to an embodiment of the present invention.
【図１６】 接地ピンを利用した場合に図１５に図示さ
れたポイントにて得られたＳＥＭ写真である。FIG. 16 is an SEM photograph obtained at a point shown in FIG. 15 when a ground pin is used.
【図１７】 接地ピンを利用した場合に図１５に図示さ
れたポイントにて得られたＳＥＭ写真である。FIG. 17 is an SEM photograph obtained at a point shown in FIG. 15 when a ground pin is used.
【図１８】 接地ピンを利用した場合に図１５に図示さ
れたポイントにて得られたＳＥＭ写真である。FIG. 18 is an SEM photograph obtained at a point shown in FIG. 15 when a ground pin is used.
【図１９】 接地ピンを利用した場合に図１５に図示さ
れたポイントにて得られたＳＥＭ写真である。FIG. 19 is an SEM photograph obtained at a point shown in FIG. 15 when a ground pin is used.
【図２０】 本発明の実施形態により接地ピンとフォト
マスク表面とを絶縁させた場合に図１５に図示されたポ
イントにて得られたＳＥＭ写真である。FIG. 20 is an SEM photograph obtained at the points shown in FIG. 15 when a ground pin and a photomask surface are insulated according to an embodiment of the present invention.
【図２１】 本発明の実施形態により接地ピンとフォト
マスク表面とを絶縁させた場合に図１５に図示されたポ
イントにて得られたＳＥＭ写真である。FIG. 21 is an SEM photograph obtained at a point shown in FIG. 15 when a ground pin and a photomask surface are insulated according to an embodiment of the present invention.
【図２２】 本発明の実施形態により接地ピンとフォト
マスク表面とを絶縁させた場合に図１５に図示されたポ
イントにて得られたＳＥＭ写真である。FIG. 22 is an SEM photograph obtained at a point shown in FIG. 15 when a ground pin and a photomask surface are insulated according to an embodiment of the present invention.
【図２３】 本発明の実施形態により接地ピンとフォト
マスク表面とを絶縁させた場合に図１５に図示されたポ
イントにて得られたＳＥＭ写真である。FIG. 23 is an SEM photograph obtained at a point shown in FIG. 15 when a ground pin and a photomask surface are insulated according to an embodiment of the present invention.
１００ 試料 １００’ フォトマスク １１０ 基板 １５０ クロムパターン ２００ 試料ホルダ ５００ 電荷発生部 ５５０ 電荷準位 Reference Signs List 100 sample 100 'photomask 110 substrate 150 chromium pattern 200 sample holder 500 charge generation section 550 charge level
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 CA03 GA01 GA06 HA09 HA13 KA05 LA11 MA05 RA02 RA10 5C001 AA02 AA07 BB07 CC04 5C033 UU03 UU05 UU06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G001 AA03 BA07 CA03 GA01 GA06 HA09 HA13 KA05 LA11 MA05 RA02 RA10 5C001 AA02 AA07 BB07 CC04 5C033 UU03 UU05 UU06
Claims (23)
を放出する１次電子ビームでスキャンする段階と、 前記１次電子ビームをスキャンする以前に前記試料表面
に意図的に電荷を帯電させて前記表面での電荷分布の均
一性を強め、前記１次電子が前記表面に接近する時に電
気的な引付けまたは反発により回折される傾向を弱める
段階と、 前記試料表面から放出される２次電子を捕獲する段階
と、 前記捕獲された２次電子を信号に転換する段階と、 前記信号を基にして前記１次電子ビームがスキャンされ
た前記試料表面の画像を得る段階とを含むことを特徴と
する走査電子顕微鏡画像を得る方法。Scanning a surface of a sample with a primary electron beam that emits secondary electrons from the surface of the sample; and intentionally charging the surface of the sample before scanning the primary electron beam. Increasing the uniformity of the charge distribution on the surface to reduce the tendency of the primary electrons to be diffracted by electrical attraction or repulsion when approaching the surface; and secondary electrons emitted from the sample surface. Capturing the electrons, converting the captured secondary electrons into a signal, and obtaining an image of the sample surface scanned by the primary electron beam based on the signal. A method for obtaining a characteristic scanning electron microscope image.
る段階は、 前記試料表面にイオンを提供する段階を含むことを特徴
とする請求項１に記載の走査電子顕微鏡画像を得る方
法。2. The method of claim 1, wherein the step of intentionally charging the sample surface comprises providing ions to the sample surface.
る段階は、 前記試料表面に電子を提供する段階を含むことを特徴と
する請求項１に記載の走査電子顕微鏡画像を得る方法。3. The method of claim 1, wherein the step of intentionally charging the surface of the sample includes providing electrons to the surface of the sample.
る段階は、 前記試料表面に負極性の電荷を提供することを特徴とす
る請求項１に記載の走査電子顕微鏡画像を得る方法。4. The method of claim 1, wherein the step of intentionally charging the sample surface comprises providing a negative charge on the sample surface.
る段階は、 前記試料表面に正極性の電荷を提供することを特徴とす
る請求項１に記載の走査電子顕微鏡画像を得る方法。5. The method of claim 1, wherein the step of intentionally charging the sample surface comprises providing a positive charge on the sample surface.
る段階は、 前記試料にイオナイザを導入して前記イオナイザで電気
的な電荷を発生させて前記電荷を前記試料表面に提供す
ることを特徴とする請求項１に記載の走査電子顕微鏡画
像を得る方法。6. The method according to claim 6, wherein the step of intentionally charging the sample surface with an electric charge comprises introducing an ionizer into the sample, generating an electric charge with the ionizer, and providing the electric charge to the sample surface. The method for obtaining a scanning electron microscope image according to claim 1.
る段階は、 前記試料に電子銃を導入して前記電子銃で電子を発生さ
せて前記電子を前記試料表面に提供することを特徴とす
る請求項１に記載の走査電子顕微鏡画像を得る方法。7. The step of intentionally charging the sample surface with an electric charge includes introducing an electron gun into the sample, generating electrons with the electron gun, and providing the electrons to the sample surface. The method for obtaining a scanning electron microscope image according to claim 1.
定水準にまで到達するまで行われることを特徴とする請
求項１に記載の走査電子顕微鏡画像を得る方法。8. The method of claim 1, wherein the step of measuring the charge level on the surface of the sample and the step of intentionally charging the charge are performed until the charge level reaches a certain level. A method of obtaining a scanning electron microscope image.
いて、 前記試料表面は電気的に接地されないことを特徴とする
請求項１に記載の走査電子顕微鏡画像を得る方法。9. The method of claim 1, wherein in the step of intentionally charging a charge, the surface of the sample is not electrically grounded.
ニングされた導電体よりなった試料を準備する段階と、 前記試料表面を前記試料表面から２次電子を放出する１
次電子ビームでスキャンする段階と、 前記１次電子ビームをスキャンする以前に前記試料表面
に意図的に電荷を帯電させて前記表面での電荷分布の均
一性を強め、前記１次電子が前記表面に接近する時に電
気的な引付けまたは反発により回折される傾向を弱める
段階と、 前記試料表面から放出される２次電子を捕獲する段階
と、 前記捕獲された２次電子を信号に転換する段階と、 前記信号を基にして前記１次電子ビームがスキャンされ
た前記試料表面の画像を得る段階とを含むことを特徴と
する半導体素子製造に使われるフォトマスクの表面の走
査電子顕微鏡画像を得る方法。10. A step of preparing a sample made of a patterned conductor separated by an electric non-conductor, and emitting secondary electrons from the sample surface to the sample surface.
Scanning with a secondary electron beam, and before scanning the primary electron beam, intentionally charging the surface of the sample to enhance uniformity of charge distribution on the surface; Reducing the tendency to be diffracted by electrical attraction or repulsion when approaching, capturing secondary electrons emitted from the sample surface, and converting the captured secondary electrons into a signal. Obtaining a scanning electron microscope image of a surface of a photomask used for manufacturing a semiconductor device, comprising: obtaining an image of the sample surface scanned by the primary electron beam based on the signal. Method.
せる段階は、 前記試料表面にイオンを提供する段階を含むことを特徴
とする請求項１０に記載の半導体素子製造に使われるフ
ォトマスクの表面の走査電子顕微鏡画像を得る方法。11. The photomask as claimed in claim 10, wherein the step of intentionally charging the sample surface includes providing ions to the sample surface. A method of obtaining a scanning electron microscope image of a surface.
せる段階は、 前記試料表面に電子を提供する段階を含むことを特徴と
する請求項１０に記載の半導体素子製造に使われるフォ
トマスクの表面の走査電子顕微鏡画像を得る方法。12. The photomask as claimed in claim 10, wherein the step of intentionally charging the sample surface includes providing electrons to the sample surface. A method of obtaining a scanning electron microscope image of a surface.
せる段階は、 前記試料表面に負極性の電荷を提供することを特徴とす
る請求項１０に記載の半導体素子製造に使われるフォト
マスクの表面の走査電子顕微鏡画像を得る方法。13. The photomask according to claim 10, wherein the step of intentionally charging the sample surface comprises providing a negative charge to the sample surface. A method of obtaining a scanning electron microscope image of a surface.
せる段階は、 前記試料表面に正極性の電荷を提供することを特徴とす
る請求項１０に記載の半導体素子製造に使われるフォト
マスクの表面の走査電子顕微鏡画像を得る方法。14. The photomask according to claim 10, wherein the step of intentionally charging the surface of the sample includes providing a positive charge to the surface of the sample. A method of obtaining a scanning electron microscope image of a surface.
せる段階は、 前記試料にイオナイザを導入して前記イオナイザで電気
的な電荷を発生させて前記電荷を前記試料表面に提供す
ることを特徴とする請求項１０に記載の半導体素子製造
に使われるフォトマスクの表面の走査電子顕微鏡画像を
得る方法。15. The step of intentionally charging a charge on the sample surface includes introducing an ionizer into the sample, generating an electrical charge with the ionizer, and providing the charge to the sample surface. A method for obtaining a scanning electron microscope image of a surface of a photomask used for manufacturing a semiconductor device according to claim 10.
せる段階は、 前記試料に電子銃を導入して前記電子銃で電子を発生さ
せて前記電子を前記試料表面に提供することを特徴とす
る請求項１０に記載の半導体素子製造に使われるフォト
マスクの表面の走査電子顕微鏡画像を得る方法。16. The step of intentionally charging a charge on the surface of the sample includes introducing an electron gun into the sample, generating electrons with the electron gun, and providing the electrons to the surface of the sample. A method for obtaining a scanning electron microscope image of a surface of a photomask used for manufacturing a semiconductor device according to claim 10.
定水準にまで到達するまで行われることを特徴とする請
求項１０に記載の半導体素子製造に使われるフォトマス
クの表面の走査電子顕微鏡画像を得る方法。17. The method according to claim 10, wherein the step of measuring the charge level on the sample surface, and the step of intentionally charging the charge are performed until the charge level reaches a certain level. A method for obtaining a scanning electron microscope image of the surface of a photomask used for manufacturing a semiconductor device.
おいて、 前記試料表面は電気的に接地されないことを特徴とする
請求項１０に記載の半導体素子製造に使われるフォトマ
スクの表面の走査電子顕微鏡画像を得る方法。18. The scanning electron microscope according to claim 10, wherein the surface of the sample is not electrically grounded in the step of intentionally charging the electric charge. How to get an image.
て前記チャンバ内に装着される試料表面を横切って前記
ビームをスキャンする電子ビーム部と、 前記チャンバ内に導入されて前記試料から放出される２
次電子を検出し、前記２次電子が放出される試料表面を
代表する信号を発生する２次電子検出部と、 前記２次電子検出部に連結して前記信号を画像に変化さ
せる処理部を含む画像撮影部と、 前記画像撮影部に連結して電気的電荷を発生させて前記
試料表面に提供する作用をする電荷発生部を含む試料処
理部とを含むことを特徴とする試料の画像を得るための
走査電子顕微鏡装置。19. A chamber, an electron beam unit that is introduced into the chamber, generates a primary electron beam, and scans the beam across a surface of a sample mounted in the chamber, and introduces the electron beam into the chamber. Released from the sample 2
A secondary electron detector that detects a secondary electron and generates a signal representative of the surface of the sample from which the secondary electron is emitted; and a processing unit that is connected to the secondary electron detector and changes the signal into an image. An image capturing unit including a sample processing unit including a charge generating unit that generates an electric charge in connection with the image capturing unit and provides an electric charge to the sample surface. Scanning electron microscope equipment to obtain.
求項１９に記載の試料の画像を得るための走査電子顕微
鏡装置。20. The scanning electron microscope apparatus for obtaining an image of a sample according to claim 19, wherein said charge generation section is an ionizer for providing ions.
であることを特徴とする請求項１９に記載の試料の画像
を得るための走査電子顕微鏡装置。21. The sample according to claim 19, wherein the sample processing unit further includes an auxiliary chamber in which the sample is mounted, and the charge generation unit is an electron gun provided in the auxiliary chamber. Scanning electron microscope device for obtaining an image.
チャンバに試料を移動させる作用をするローダ部をさら
に含むことを特徴とする請求項１９に記載の試料の画像
を得るための走査電子顕微鏡装置。22. The scanning electron microscope according to claim 19, further comprising a loader unit for moving the sample from the sample processing unit to the chamber of the image capturing unit. apparatus.
料ホルダをさらに含み、前記試料ホルダは前記試料と電
気的に絶縁されることを特徴とする請求項１９に記載の
試料の画像を得るための走査電子顕微鏡装置。23. The method according to claim 19, further comprising a sample holder used to mount the sample, wherein the sample holder is electrically insulated from the sample. Scanning electron microscope equipment for
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|---|---|---|---|---|
| JP2006234789A (en) * | 2005-01-26 | 2006-09-07 | Hitachi High-Technologies Corp | Charge control device and measuring device including the charge control device |
| JP2007258017A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Hitachi High-Technologies Corp | Device of measuring charged particle beam pattern |
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2001
- 2001-10-22 JP JP2001324045A patent/JP2002222635A/en not_active Withdrawn
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| US7608821B2 (en) | 2006-02-13 | 2009-10-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Substrate inspection apparatus, substrate inspection method and semiconductor device manufacturing method |
| JP2007258017A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Hitachi High-Technologies Corp | Device of measuring charged particle beam pattern |
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