KR20080024085A

KR20080024085A - 하전입자선장치, 그 장치를 이용한 비점수차 조정방법 및그 장치를 이용한 디바이스제조방법

Info

Publication number: KR20080024085A
Application number: KR1020070092115A
Authority: KR
Inventors: 겐지 와타나베; 다케시 무라카미; 료 다지마; 마사히로 하타케야마; 마사토시 츠네오카; 노부하루 노지
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2008-03-17
Also published as: TWI443704B; US20080099697A1; KR20140103879A; KR20130129344A; KR101364672B1; TW201419362A; TW200818232A; US8013315B2; KR101507476B1; TWI485742B; KR101564047B1

Abstract

본 발명은 시료에 형성된 패턴으로부터 취득한 화상의 오포 포커스 평가값을 이용하여 간단한 알고리즘으로 또한 신속하게 비점수차 조정을 행하는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 하전입자선을 시료(W)에 조사하여, 상기 시료로부터 방출되는 전자, 반사전자, 후방 산란전자 등의 2차 하전입자를 검출함으로써 시료(W)를 관찰 평가하는 하전입자선장치(300)는, 하전입자선의 비점수차 조정을 행하는 비점수차 조정수단(17)을 구비하고, 시료(W)에 형성된 패턴의 화상으로부터 얻은 포커스 평가값을 최대로 하는 보정 전압을 비점수차 조정수단(17)에 인가한다. 비점수차 조정수단(17)은 하전입자선의 광축을 중심으로 하여 대향하는 복수쌍의 전극 또는 코일을 구비하는 다극자이다. 시료(W) 전체에 걸쳐 차지업이 없는 상태에서 시료 표면의 관찰 및 평가를 가능하게 한 하전입자선장치(400)도 개시된다.

Description

하전입자선장치, 그 장치를 이용한 비점수차 조정방법 및 그 장치를 이용한 디바이스제조방법{HARGED PARTICLE BEAM DEVICE, METHOD FOR REGULATING ASTIGMATISM AND METHOD OF MANUFACTURING DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 최소 선폭이 0.1㎛ 이하의 패턴이 형성된 웨이퍼 또는 마스크 등의 시료의 표면에 하전입자선을 조사함으로써 고스루풋이고 또한 높은 신뢰성을 가지고 관찰하여 시료 표면의 구조나 전기적 도통상태(하전입자선 테스팅) 등의 검사나 평가를 행하기 위한 하전입자선장치, 상기 장치를 이용한 비점수차 조정방법 및 상기 장치를 사용하는 반도체디바이스제조방법에 관한 것이다.

일본국 특개2001-22986호 공보는, 전자선을 시료에 조사하여 시료로부터 방출되는 2차 전자, 반사전자 또는 후방 산란전자 등을 검출함으로써 시료의 관찰평가를 행하는 장치 및 방법을 기재하고 있다. 또 일본국 특개평5-258703호 공보는, 시료 표면에 전자선을 조사하여 시료 표면에서 방출되는 2차 전자를 검출하고, 그 검출결과로부터 화상을 합성하여 시료 표면의 정보를 얻는 전자선장치를 기재하고 있다.

이와 같은 시료 표면 관찰 평가장치에 있어서, 고배율로 관찰을 행하기 위해 서는 비점수차 조정은 필수이다. 이것은 전자선이 원형 애퍼처 등을 통과한 후, 어느 하나의 회전방향으로 타원형으로 변형하여 긴 지름방향이 스폿으로부터 어긋나는 결과, 상이 흐려지기 때문이다. 이와 같은 상의 흐림을 보정하기 위해서는 8극자 내지 12극자 등의 렌즈에 의하여 전계 또는 자계를 인가하여 전자선의 긴 지름방향을 좁힘으로써 전자선을 스폿형상으로 형성하면 좋다. 예를 들면 일본국 특개평10-247466호 공보는 자계를 이용하여 비점수차를 조정하는 방법을 개시하고 있다.

구체적으로는 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 전자선이 타원형상으로 변형되어 시료 표면상에서의 단면형상이 방위각(θ)의 방향으로 가늘고 길게 변형되어 있는 경우, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 방위각(θ)의 방향에 위치하는 한 쌍의 대향하는 전극(R₁, R₂)에 최적의 전압을 할당함으로써 전자선의 단면형상을 스폿형상이 되도록 조정할 수 있다. 따라서 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이 전자선의 긴 지름방향(θ)을 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270° 및 315°로 설정할 수 있는 경우에는 그것들의 각도를 이루는 선상에 서로 대향하는 전극을 배치하고, 조정되어야 할 전자선의 단면형상을 따르는 선상에서 대응하는 한 쌍의 전극에 인가하는 전압을 최적화함으로써 예를 들면 타원형으로 변형된 전자선을 단면원형 또는 스폿형상의 빔으로 바꿀 수 있다.

방위각(θ)과 전극에 인가하는 전압(V)을 최적으로 설정하기 위하여 종래는 테스트 패턴 중에 존재하는 방사상 또는 둥근 고리형상의 패턴을 보면서 이 패턴이 모든 방위방향에서 샤프해지도록 인가전압(R)을 조정하고 있었다. 예를 들면 일본국 특개평10-247466호 공보는, 원형 패턴을 사용하여 비점수차 보정을 행하는 SEM을 개시하고 있다.

그러나, 종래의 비점수차 조정을 자동적으로 행하기 위한 알고리즘은 복잡한 데다가 이해하기 어렵다는 문제가 있다. 왜냐하면 비점수차에 의한 패턴이 흐려지는 방위각을 오토 포커스기능을 이용하여 추출할 수는 없기 때문이다. 또, 각종 웨이퍼의 파인 조정시에, 이 테스트 패턴을 미리 관찰하지 않으면 안되나, 검사 대칭이 되는 웨이퍼에 테스트 패턴이 존재하지 않는 바와 같은 경우에는, 웨이퍼마다의 비점수차 조정은 불가능하다는 문제도 있다.

한편, 절연물에 1차 전자선을 조사한 경우의, 1차 전자선 조사 에너지와 2차 전자의 방출효율(σ)과의 관계는, 도 3에 나타내는 바와 같다. 조사되는 1차 전자선의 에너지가 약 50 eV 이상이고 1500∼2000 eV 이하의 범위에서는 2차 전자의 방출효율(σ)이 1 이상이 되고, 입사한 1차 전자선보다 많은 2차 전자가 방출된다. 이 때문에 절연물의 표면은 양으로 차지업된다. 그러나 1차 전자선의 에너지가 상기 범위의 이상 또는 이하에 있는 경우에는 방출효율(σ)이 1 이하가 되고, 절연물의 표면은 음으로 차지업된다. 이와 같은 양의 또는 음의 차지업이 커지면, 2차 전자로부터 형성되는 관찰 평가용 화상에 왜곡이 생겨, 시료 표면의 정확한 정보가 얻어지지 않는다는 문제가 있었다.

음으로의 차지업에 대해서는, 일본국 특개평10-275583호 공보는 캐필러리 튜브를 이용하여 시료상의 관찰위치에 가스를 국소적으로 공급하여 가스분자를 시료 표면에 충돌시키고, 이 충돌에 의하여 가스분자와 전자를 결합시켜 가스분자를 이온화함으로써 시료 표면의 전하를 중화하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 넓은 면적에 전자선을 조사하는 사상 투영방식의 전자선장치에서는 전자선으로 조사되는 부분 전체에 균일하게 가스를 공급하는 것은 불가능하다. 이 때문에 이 중화방법은 사상투영방식의 전자선장치에는 적합하지 않다.

이것에 대하여 양의 차지업에 대해서는 텅스텐 등의 열 필라멘트형 전자원에 의하여 시료에 전자조사를 행하고, 그 차지업을 중화하는 방법도 생각할 수 있으나, 그 경우, 절연물이 양대전으로부터 전하 제로의 상태로 이행하고, 또한 음대전으로 진행되기 쉬우며, 그 제어는 곤란하다는 문제가 있다. 또 시료의 표면에 가스를 균일하게 공급하여 차지업을 저감하는 방법도 제안되어 있다. 그러나 통상은 시료의 표면에서의 압력은 0.01∼0.1 Pa라는 큰 값을 가지기 때문에, 시료 표면에 전자선을 조사한 경우에는 수차가 발생되어, 관찰, 평가용의 화상에 보케가 발생한다. 이 때문에 이 방법은 선폭 0.1 ㎛ 이하의 시료의 관찰에는 적합하지 않다. 또한 챔버 내의 압력도 0.001 ∼ 0.1 Pa로 높아지기 때문에, 챔버 내가 오염되어, 고전압이 인가되는 부분에 방전이 발생한다고 한 문제가 존재한다.

또한 일본국 특개2003-331774호 공보는, 시료 표면에 레이저광을 조사하여 차지업을 저감하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 레이저광의 조사강도가 10 W/㎠ 정도 필요하기 때문에, 막대한 에너지를 소비하여 비경제적이다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 제안된 것으로 본 발명의 하나의 목적은, 조정용 테스트 패턴을 미리 준비할 필요가 없이, 웨이퍼마다 비점수차 조정을 행할 수 있는 하전입자선장치 및 그 장치를 이용한 비점수차 조정방법을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 시료 전체에 걸쳐 차지업이 없는 상태에서 시료 표면의 관찰 및 평가를 가능하게 한 하전입자선장치 및 그 장치를 사용한 반도체디바이스제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은,

하전입자선을 시료에 조사하여, 상기 시료로부터 방출되는 전자, 반사전자, 후방 산란전자 등의 2차 하전입자를 검출함으로써 상기 시료를 관찰 평가하는 하전입자선장치로서,

상기 하전입자선의 비점수차 조정을 행하는 비점수차 조정수단을 구비하고,

상기 시료에 형성된 패턴의 화상으로부터 얻은 포커스 평가값을 최대로 하는 보정 전압을 상기 비점수차 조정수단에 주는 하전입자선장치를 제공한다.

상기 비점수차 조정수단은, 상기 하전입자선의 광축을 중심으로 하여 대향하는 복수쌍의 전극 또는 코일을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 비점수차 조정수단은 다극자로 이루어지는 전극을 가지고, 상기 전극은 상기 시료에 형성된 패턴의 화상 중 세로방향 라인의 포커스를 조정하기 위한 제 1 보조전극과, 가로방향 라인의 포커스를 조정하기 위한 제 2 보조전극을 가지고, 상기 비점수차 조정수단은, 상기 제 1 보조전극의 전압을 조정함으로써 세로방향의 라인 포커스를 조정하고, 상기 세로방향의 라인 포커스가 베스트 포커스가 되었을 때의 전압을 고정한 상태에서 상기 제 2 보조전극의 전압을 조정함으로써 가로방향의 라인 포커스를 조정하도록 동작하는 것이 바람직하다.

상기 비점수차 조정수단은, 상기 패턴의 라인보다 선폭이 작은 라인을 가지는 제 2 패턴의 화상으로부터 얻은 포커스를 최대로 하는 보정전압을 주고, 상기 비점수차 조정수단은, 상기 세로방향의 베스트 포커스값과 상기 가로방향의 베스트 포커스 값과의 평균값을, 상기 제 2 패턴의 세로방향의 포커스 조정의 초기값으로 설정하도록 동작하는 것이 바람직하다.

또, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

하전입자선을 시료에 조사하여 상기 시료로부터 방출되는 전자, 반사전자, 후방 산란전자 등의 2차 하전입자를 검출하여 상기 시료를 관찰 평가하는 방법에 있어서,

상기 시료에 형성된 패턴의 화상으로부터 얻은 포커스 평가값을 최대로 하는 보정전압을 구하여 상기 하전입자선의 비점수차 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

상기 패턴은 라인 또는 스페이스를 포함하고, 상기 라인은 상기 시료에 종횡으로 형성된 배선인 것이 바람직하다.

상기 라인의 폭은 250 nm∼45 nm 인 것이 바람직하다.

상기 라인 또는 스페이스를 그 사이즈가 큰 순서대로 차례로 이용하여 비점수차 조정이 행하여지는 것이 바람직하다.

상기 라인 또는 스페이스의 포커스 평가값을 다른 2개의 방향에서 구하고, 그것들의 차를 지표로 하여 하나의 상기 라인으로부터 다음의 상기 라인으로 이행하는 것이 바람직하다.

상기 시료에 형성된 패턴의 화상 중 세로방향 라인의 포커스를 조정하기 위한 제 1 보조전압을 조정함으로써 세로방향의 라인 포커스를 조정하고, 상기 세로방향의 라인 포커스가 베스트 포커스가 되었을 때의 전압을 고정한 상태에서 가로방향 라인의 포커스를 조정하기 위한 제 2 보조전압을 조정함으로써 가로방향의 라인 포커스를 조정하는 것이 바람직하다.

상기 라인보다 선폭이 작은 라인을 가지는 제 2 패턴의 화상으로부터 얻은 포커스를 최대로 하는 보정전압을 취득하고, 상기 세로방향의 베스트 포커스값과 상기 가로방향의 베스트 포커스값과의 평균값을, 상기 제 2 패턴의 세로방향의 포커스 조정의 초기값으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 방법을 오토 포커스기능을 이용하여 자동적으로 실시하는 것이 바람직하다. 또 상기 방법을 이용하여 프로세스 도중의 상기 시료의 평가를 행하는 것이 바람직하다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

1차 하전입자선을 시료를 향하여 조사하는 수단과,

상기 1차 하전입자선의 상기 시료를 향한 조사에 의하여 상기 시료 표면의 정보를 얻은 2차 하전입자를 검출기로 유도하는 수단과,

상기 검출기에 유도된 상기 2차 하전입자를 화상으로서 합성하는 수단을 구비하는 하전입자선장치에 있어서,

상기 시료의 표면의 대전 전하량을 계측하는 계측수단과,

상기 계측수단에 의하여 계측된 상기 대전 전하량에 의거하여 상기 시료의 표면에서의 대전 전하량을 저감 또는 소멸시키는 대전 해소수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치를 제공한다.

상기 1차 하전입자선의 전류밀도를 10 A/㎠ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 1차 하전입자선의 에너지를 1 eV 이상 20 keV 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 계측수단이, 상기 시료의 표면에서의 1차 하전입자 조사영역의 전위를 계측하는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 대전 해소수단이, 상기 시료에 빛을 조사하기 위한 광원과, 상기 시료의 표면을 균일하게 덮도록 가스를 공급하기 위한 가스공급수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 광원이 레이저광원과 광원램프 중 어느 하나이고, 상기 레이저광원으로부터의 레이저광 또는 상기 광원 램프로부터의 인코히런트광의 파장대역이 300 nm∼600 nm 또는 그것 이하인 것이 바람직하다.

상기 레이저광 또는 상기 인코히런트광의 조사밀도가 1 W/㎠ 이상인 것이 바 람직하다.

상기 시료를 탑재하기 위한 스테이지를 더 구비하고, 상기 가스공급수단이, 상기 스테이지 위에 탑재된 상기 시료를 덮고, 또한 적어도 하나의 가스도입구를 가지는 커버를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 커버에 의하여 덮힌 공간에서의 가스압이 0.0001 ∼ 0.1 Pa인 것이 바람직하다.

상기 가스가, 질소, 수증기, 전자 친화력이 높은 할로겐계의 가스 및 그것들의 화합물 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 대전 해소수단이, 상기 계측수단의 출력에 의거하여 상기 가스공급수단에 의하여 공급되는 가스량과 상기 광원으로부터 발생되는 빛의 강도를 제어하는 기구를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 대전 해소수단이, 상기 시료의 배선 사이의 정전용량(C[F])과 상기 계측수단에 의하여 계측된 상기 시료의 표면전위(v[v])에 의거하여 상기 시료의 대전전하량(Q [c])을 Q = C× V의 식에 의하여 구하는 것이 바람직하다.

상기 대전 해소수단이, 상기 시료의 배선 사이의 정전용량(C[F])과 상기 계측수단에 의하여 계측된 상기 시료의 표면 전위(V[V])에 의거하여 상기 시료의 대전 전하량(Q[c])을 Q = C× V의 식에 의하여 구하고, 또한 상기 대전 해소수단이, 상기 대전 전하량, 도입가스의 분자량, 온도, 상기 도입가스의 전리확률, 전기소량, 차지업의 시정수 및 상기 커버의 차동 배기속도를 기초로 도입 가스량을 산출하는 것이 바람직하다.

상기 대전 해소수단이, 상기 대전 전하량, 도입가스의 전리확률, 전기소량 및 상기 도입가스의 제 1 전리전압을 기초로, 상기 광원의 강도를 산출하는 것이 바람직하다.

상기한 하전입자선장치를 사용하여 프로세스 도중의 웨이퍼평가를 행하는 반도체디바이스제조방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 목적 및 특징은, 첨부하는 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽을 때 명료하게 될 것이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 하전입자선장치의 실시형태를 설명한다. 당업자는 이해하는 바와 같이 이하에 설명하는 실시형태는 단순한 예시로서, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한 도면에서 동일한 참조숫자는 동일 또는 동일한 구성요소를 가리키는 것으로 한다.

도 4는 본 발명에 관한 하전입자선장치의 제 1 실시형태인 사상투영형 전자선장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도면에서 전자선장치(100)는, 전자선 사출부(101), 1차 광학계(102), 2차 광학계(103), 2차 전자검출부(104) 및 비점수차 조정부(105)를 구비하고 있다. 전자선 사출부(101)는, 전자총(1)과 웨넬트 전극(2)과 애노드(3)를 구비하고, 전자총(1)으로부터 방출된 1차 전자선, 즉 1차 하전입자선은 애노드(3)에 의하여 가속되어 1차 광학계(102)에 들어 간다.

1차 광학계(102)는, 정전 렌즈(4), 정방형 개구(5), 복수단의 4극자 렌즈(6), E × B 분리기(7) 및 대물렌즈(8)를 구비하고 있고, E × B 분리기(7)에 의 하여 1차 전자선의 진행방향을 변경하여 1차 전자선을 X-Y-θ 스테이지(S) 위의 웨이퍼(W)에 수직이 되도록 진행시키고, 대물렌즈(8)에 의하여 전자선을 원하는 단면형상으로 형성하여 웨이퍼(W)에 조사한다. X-Y-θ 스테이지(S)는, 직교하는 2개의 방향(X, Y)에 대하여 이동 가능하고 또한 그 중 하나의 방향에 관하여 회전할 수 있도록 지지되어 있으며, 이것에 의하여 웨이퍼(W)의 표면은 1차 전자선에 의하여 주사된다.

전자선의 조사에 의하여 웨이퍼(W)로부터 방출된, 반사전자나 후방 산란전자를 포함하는 2차 전자, 즉 2차 하전입자는 2차 광학계(103)를 통과하여 2차 전자검출부(104)에 입사된다. 2차 광학계(103)는 대물렌즈(8), E × B 분리기(7), 제 1 단의 콘덴서/렌즈(9) 및 제 2 단의 콘덴서/렌즈(10)를 구비한다. 그리고 2차 전자검출부(104)는, 형광판(11), TDI(12), MCP(13), 검출기(14) 및 화상처리부(15)를 구비하고 있다. 형광판(11)은 입사한 2차 전자를 광신호로 변환하고, 이 광신호를 TDI(12)에 의하여 전기신호로 변환하여 검출기(14)에 전달한다. 검출기(14)는 수취한 2차 전자의 세기에 대응한 전기신호를 생성하여 화상처리부(15)에 보내고, 화상처리부(15)는 수취한 전기신호를 A/D 변환하여 디지털 화상신호를 형성한다. 이와 같은 동작은 웨이퍼(W)의 주사기간을 통하여 행하여지고, 그 결과, 화상처리부(15)는 웨이퍼(W)의 화상을 출력할 수 있다.

비점수차 조정부(105)는 비점수차 제어기(16)와 비점수차 조정기(17)를 구비하고, 화상처리부(15)로부터의 출력이 비점수차 제어기(16)에 주어진다. 비점수차조정기(17)는 2차 광학계(103)의 광축에 수직한 평면 내에 상기 광축을 중심으로 하여 서로 대향하는 복수쌍의, 예를 들면 2쌍 이상의 전극 또는 코일을 구비하는 다극자이다. 전극 또는 코일의 쌍의 수가 큰 쪽이 비점수차 조정의 정밀도가 향상한다.

한편, 도 5는 본 발명에 관한 하전입자선장치의 제 2 실시형태인 주사형 전자선장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도면에서 전자선장치(200)는 전자선 사출부(201), 전자 광학계(202), 2차 전자 검출부(203) 및 비점수차 조정부(204)를 구비하고 있다. 전자선 사출부(201)는, 전자원(21)과 웨넬트 전극(22)을 구비하고, 전자원(21)으로부터 방출된 1차 전자선, 즉 1차 하전입자선은 웨넬트 전극(22)을 통과하여 전자 광학계(202)에 들어 간다.

전자 광학계(202)는, 정방형 개구(23), 복수단의 4극자 렌즈(24) 및 주사 코일(25)을 구비하고 있고, 주사 코일(25)에 인가하는 전압을 조정하여 전자원(21)으로부터의 전자선의 진행방향을 변경하여 전자선을 X-Y-θ 스테이지(S) 위의 웨이퍼(W)에 입사시킨다. X-Y-θ 스테이지(S)는 직교하는 2개의 방향에 대하여 이동 가능하고 또한 그 중 하나의 방향에 관하여 회전할 수 있도록 지지되어 있고, 이것에 의하여 웨이퍼(W)의 표면은 1차 전자선에 의하여 주사된다.

1차 전자선의 조사에 의하여 웨이퍼(W)로부터 방출된 반사전자나 후방 산란전자를 포함하는 2차 전자, 즉 2차 하전입자는 2차 전자검출부(203)에 입사한다. 2차 전자검출부(203)는, 웨이퍼(W)로부터 방출된 2차 전자를 수취하여 2차 전자의 세기에 대응한 전기신호로 변환하는 검출기(26)와, 검출기(26)로부터 출력된 전기신호를 처리하여 화상화하는 화상처리부(27)를 구비하고 있다. 검출기(26)는 수취 한 2차 전자의 세기에 대응한 전기신호를 생성하여 화상처리부(27)에 보내고, 화상처리부(27)는 수취한 전기신호를 A/D 변환하여 디지털 화상신호를 형성한다. 이와 같은 동작은 웨이퍼(W)의 주사기간을 통하여 행하여지고, 그 결과 화상처리부(27)는 웨이퍼(W)의 화상을 출력할 수 있다.

비점수차 조정부(204)는 비점수차 제어기(28)와 비점수차 조정기(29)를 구비하고, 화상처리부(27)로부터의 출력이 비점수차 제어기(28)에 주어진다. 비점수차 조정기(29)는, 전자 광학계(202)의 광축에 수직한 평면 내에 상기 광축을 중심으로하여 서로 대향하는 복수쌍의, 예를 들면 2쌍 이상의 전극 또는 코일을 구비하는 다극자이다.

도 4 및 도 5에 나타내는 전자선장치에서 비점수차 조정을 실시하기 위하여 본 발명은 웨이퍼(W)에 형성된 배선 패턴 중, 종횡으로 달리는 라인을 동시에 관찰할 수 있는 패턴, 예를 들면 직교하는 2개의 방향으로 달리는 라인 및 스페이스를 가지는 패턴을 이용한다. 이와 같은 패턴의 일례는, 도 6(a)에 나타내는 바와 같은 라인과 스페이스의 폭이 각각 180 nm 인 박스패턴이다. 그래서, 이와 같은 패턴에 전자선을 조사하여 화상처리부(15, 27)로부터 상기 패턴의 디지털화상을 얻는다. 그 결과, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이 화상처리부(15, 27)로부터 전자선의 단면형상이 X축방향으로 긴 지름을 가지는 타원(31)인 것을 나타내는 디지털 화상이 출력되었을 때, 비점수차 조정기(17, 29) 중의 X축상의 한 쌍의 전극 또는 코일에 적절한 크기의 보정전압을 인가하여 전자선의 비점수차 조정을 행한다. 이에 의하여 전자선의 단면형상을 타원(31)보다 긴 지름을 짧은 타원(32)을 거쳐 원(33) 으로 조정할 수 있다. 또한 도 6에서, 폭(d)은 Y축방향의 패턴의 선예도를 나타낸다.

마찬가지로 화상처리부(15, 27)로부터 전자선의 단면형상이 X축으로 수직한 Y축의 방향으로 긴 지름을 가지는 타원인 것을 나타내는 디지털 화상이 출력되었을 때에는 비점수차 조정기의 Y축상의 한 쌍의 전극 또는 코일에 적정한 보정전압을 인가함으로써, 그 단면형상을 원으로 할 수 있다.

그러나 실제로는 전자선의 단면형상은 X축방향 또는 Y축방향이라는 하나의 축방향에서만 변형되어 있는 것이 아니고, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이 소정의 방위각(α) 방향으로 경사진 타원형(41)으로 변형하는 것이 일반적이다. 그래서 도 4 및 도 5에 나타내는 전자선장치에서는, 화상처리부(15, 27)로부터 출력되는 화상을 관찰하면서, 비점수차 조정기(17, 29)를 이용하여, 먼저 타원형(41)의 단면형상의 전자선에 대하여 X축방향의 비점수차 조정을 실시하고, 전자선의 단면형상을 Y축방향으로 긴 지름을 가지는 타원형(42)이 되도록 조정함으로써, Y축방향의 라인의 해상도를 올린다. 이어서 타원형(42)의 단면형상을 가지는 전자선에 대하여 Y축방향의 비점수차 조정을 실시하여 전자선의 단면형상을 원형(43)으로 한다. 이것에 의하여 전자선은 이상적인 라운드빔을 얻을 수 있고, 전자선에 대한 비점수차 조정이 완료된다. 도 7에서, X축방향의 폭(d_x)은 Y축방향의 라인의 선예도를 나타내고, Y축방향의 폭(d_Y)은 X축방향의 라인의 선예도를 나타내고 있다.

또한 상기에서는 X축방향의 비점수차 조정을 실시하고 나서 Y축방향의 비점 수차 조정을 실시하도록 설명하였으나, 반대로 Y축방향의 비점수차 조정을 실시하고 나서 X축방향의 비점수차 조정을 실시하여 전자선의 단면형상을 원형(43)으로 하도록 하여도 좋다.

그래서 도 7에 나타내는 타원형(41)의 단면형상을 가지는 전자선에 대하여 상기한 프로세스로 비점수차 조정을 행하기 위하여 이하의 단계를 순서대로 실시한다. 또한 이하의 설명에서는 전자선형의 X축방향의 보정을 행하면, 촬상된 패턴 중 세로라인이 클리어되고, Y축방향의 보정을 행하면 가로 패턴이 클리어되는 점에 유의하고 싶다.

(1) 라인과 스페이스의 폭이 비교적 큰(예를 들면 라인 폭 180 nm의) 패턴을 가지는 웨이퍼에 전자선을 조사하고, 그 정지상을 소정의 해상도로 취득한다.

(2) 소득된 정지상 중의 종횡으로 달리는 또는 직교하는 라인을 가지는 박스패턴(예를 들면, 도 6(a)에 나타내는 바와 같은 소정의 폭의 라인 및 스페이스를 가지는 박스패턴)으로 이동한다.

(3) 전자선장치의 오토 포커스 기능을 이용하여, 상기 박스패턴에 대하여 세로방향의 라인이 가장 클리어하게 보일 때의 포커스값(Fv)을 구한다. 구체적으로는 비점수차 조정기(28)의 다극자 중 세로방향의 비점수차를 보정하는 보정전압(V_x)을 할당하여 세로방향의 라인이 가장 클리어하게 보일 때의 포커스값(Fv1)을 구한다.

(4) 다음에, 가로방향의 라인이 가장 클리어하게 보일 때의 포커스값(Fh)을 구한다. 구체적으로는 Fv1일 때의 세로방향의 보정전압인 V_x1을 고정한 상태에서, 비점수차 조정기(28)의 다극자 중 가로방향의 비점수차를 보정하는 보정전압(V_Y)을 할당하여 가로방향의 라인이 가장 클리어하게 보일 때의 포커스값(Fh1)을 구한다.

조사빔형이 원형이면, Fv1과 Fh1은 일치하고 있는 것이나, 관찰대상의 라인폭이 예를 들면 180 nm와 같이 비교적 크기 때문에, 이 오더에 의해 빔형이 왜곡되어 있다고 생각된다. 그래서 다음 단계로서 더욱 폭이 작은 라인을 가지는 패턴상을 취득하고, 취득한 상에 의거하여 전자선의 비점수차를 보정한다.

(5) 라인과 스페이스의 폭이 (1)보다 작은(예를 들면 라인폭 150 nm의) 패턴을 가지는 웨이퍼에 전자선을 조사하고, 그 정지상을 소정의 해상도로 취득한다.

(6) 취득된 정지상 중의 종횡으로 달리는 라인을 가지는 박스패턴으로 이동한다.

(7) 전자선장치의 오토 포커스기능을 이용하여, 상기 박스패턴에 대하여 세로방향의 라인이 가장 클리어하게 보일 때의 포커스값(Fv)을 구한다. 상기한 바와 같이 조사빔형이 원형이면, Fv1과 Fh1은 일치하고 있기 때문에, 구하는 포커스값은 Fv1과 Fh1의 사이에 있다고 생각된다. 따라서 여기서는 Fv1과 Fh1의 평균값 Fo = (Fv1 + Fh1)/2을 초기값으로 하여 보정전압(Vx)을 할당하여 세로방향의 베스트 포커스값(Fv2)을 구한다.

(8) 다음에 가로방향의 조정을 행한다. Fv2일 때의 X축방향의 보정전압인 V_x2를 고정한 상태에서 비점수차 조정기(28)의 다극자 중 가로방향의 비점수차를 보 정하는 보정전압(V_Y)을 할당하여 가로방향의 라인이 가장 클리어하게 보일 때의 포커스값(Fh2)을 구한다.

이하, 더욱 선폭이 작은(예를 들면 130 nm의) 박스패턴에 대하여 (5) 내지 (8)의 프로세스를 반복하여 전자선의 비점수차를 보정한다. 이 프로세스는 실제의 검사대상의 선폭 등을 고려하여 반복된다.

또한 본 실시형태에서는 비점수차 조정기(28)의 다극자, 즉 보정전극으로서 4극자의 것을 사용하였으나, 8극자, 12극자인 경우에는 X축 및 Y축이 직교하는 2축뿐만 아니라 다축방향에서 보정이 가능하기 때문에 하나의 박스패턴만으로 전자선형을 충분히 원형의 것으로 보정할 수 있는 경우가 있다.

일반적으로 비점수차 조정이 불충분한 때에는 차 ΔF(= Fv1-Fh1)는 소정의 값을 가지나, 비점수차 조정이 진행됨에 따라 차(ΔF)는 감소하여 가서, X축방향 및 Y축방향의 패턴의 해상도가 올라간다. 도 8은 보정전압(V_X, V_Y)의 크기와 오토 포커스 평가값(Fh 또는 Fv)과의 상관을 나타내고 있다. 도면으로부터 오토 포커스 평가값은 소정의 보정 전압값에 있어서 최대가 되는 것을 알 수 있다.

도 9는 실시예로서 오토 포커스기능을 이용하여 상기한 단계에 의하여 라인및 스페이스의 폭이 180 nm, 150 nm, 130 nm의 박스패턴을 이용하여 순서대로 비점수차 조정을 행하였을 때의 Fv와 Fh의 추이를 나타내고 있다. 또한 도 9에서「180 L&S 조정후」는, 라인과 스페이스의 폭이 180 nm인 박스패턴에 대하여 비점수차 조정을 행한 후의 상태인 것을 나타내고, 「150 L&S 조정후」및「130 L&S 조정후」도 동일한 의미이다. 도 9에 나타내는 바와 같이 라인폭이 작은 박스패턴을 이용하여 비점수차 조정할 때마다 Fv와 Fh의 차(ΔF)가 작아지고, 130 nm의 라인폭의 박스패턴에서의 비점수차 조정 후에 차(ΔF)가 제로로 수속되어 XY 양 방향에서 양호한 해상도가 얻어졌다.

도 10은 도 9에서의 조정을 행하였을 때의 각 박스패턴에서의 V_X, V_Y를 나타내고 있다. 또한 도면에서의 α = tan^-1(V_Y/V_X)이고, R은 강도이다. 도 10에서 V_X, V_Y의 단위는 볼트이고, α의 단위는 도이다. 이상 3개의 다른 라인폭의 박스패턴을 사용한 비점수차 조정을 완료하는 데 약 20초가 필요할 뿐이었다.

상기한 설명으로부터 이해되는 바와 같이 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태는 시료에 형성된 패턴으로부터 취득한 화상의 오토 포커스 평가값을 이용하여 비점수차 조정을 위한 최적의 보정전압을 구하도록 하였기 때문에, 종래보다 간단한 알고리즘으로 또한 신속하게 비점수차 조정을 완료할 수 있다는 효과를 가진다.

다음에 도 11을 이용하여 본 발명에 관한 하전입자선장치의 제 3 실시형태의 구성과 동작을 설명한다. 도시한 하전입자선장치는 사상투영방식의 하전입자선장치(300)로서 실현되어 있고, 이 사상투영형 하전입자선장치는, 직교하는 3개의 축의 방향으로 이동 가능 또한 하나의 축 주위로 회전 가능한 스테이지(S)를 구비하고 있고, 스테이지(S)의 위에 시료(W)(예를 들면, LSI제조 도중의 회로패턴이 형성되어 있는 8∼12 인치의 실리콘 웨이퍼)가 탑재된다. 이 시료(W)에 대하여 1차 전자선(1차 입자선)을 조사하기 위하여 캐소드(31), 웨넬트 전극(32) 및 애노드(33) 를 구비하는 입자선 사출부(301)와, 복수단의 정전 렌즈(34), 애퍼처(35) 및 E × B 필터 등의 빔 스프리터(36)를 구비하는 1차 전자광학계(302)가 설치된다. 캐소드(31)로부터 방출된 1차 하전입자선은, 웨넬트전극(32), 애노드(33), 정전 렌즈(34), 애퍼처(35) 및 빔 스프리터(36)를 구비하는 1차 전자광학계(302)를 거쳐 시료(W)를 조사한다. 이 조사에 의하여 시료(W)의 표면으로부터 방출되는 2차 하전입자(2차 전자, 후방 산란전자 및 반사전자를 포함한다)는, 2차 전자 광학계(303)를 구성하는 사상광학계의 정전렌즈(37, 38, 39)에 의하여 50∼1000배로 확대되어 검출계(304)에 결상된다.

검출계(304)는 마이크로 채널 플레이트(MCP)(40), 형광판(41) 및 TDI(Time Delayed Integration)(42)를 구비하고 있다. 2차 하전입자는 MCP(40)에 의하여 증배되고, 형광판(41)에 의하여 2차원의 광신호로 변환되며, 이 2차원의 광신호가 TDI(42)로 유도되어 화상으로서 검출된다. 스테이지(S)의 상하방향 및 좌우방향의 연속적 이동과 함께 그 위에 탑재된 시료(W)도 연속적으로 이동되고, TDI(42)에 의하여 2차원 화상신호가 고속으로 취득된다. TDI(42)로부터 출력되는 화상신호는 화상처리기구(43)에 공급되고, 화상처리기구(43)에서 시료(W)의 전자상이 형성됨 과 동시에 시료(W)의 결함검출, 결함분류 판별이 이루어져 제조공정관리로 피드백된다.

또한 도 11에 나타내는 하전입자선장치(300)는, 시료(W)의 차지업을 해소하 기 위하여 차지업 해소수단(305)을 가진다. 차지업 해소수단(305)은 도 12에 나타내는 바와 같이, 스테이지(S) 위에 탑재된 시료(W) 전체를 덮도록 커버(44)가 설치 되고, 커버(44)에는 가스도입구(45)가 형성되며, 가스도입구(45)에 유량조정기(46)를 거쳐 가스봄베(47)가 접속된다. 시료(W)의 표면 전체에서 균일하게 차지업을 해소하기 위해서는, 커버(44)의 내부에 가스를 되도록이면 균일하게 도입하는 것이 중요하다. 이 때문에 가스도입구(45)는 커버(44)의 주위에 등간격으로 복수개(예를 들면 8개)설치되는 것이 바람직하다. 가스봄베(47)로부터 공급되는 가스로서는 N₂, He, Ar, 건조공기, SF₆, Xe, Ne, H₂, O₂ 등을 사용할 수 있다.

커버(44) 내부의 적당한 곳에는 광원(48)이 설치되고, 광원(48)으로부터 발생된 빛에 의하여 시료(W)를 조사한다. 이 빛의 강도를 조정하기 위하여 광강도조정기(49)가 설치된다. 광원(48)으로서는 레이저광을 발하는 레이저광원과 인코히런트광을 발하는 광원램프 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 레이저광 및 인코히런트광의 파장대역은 300 nm ∼ 600 nm 또는 그것 이하인 것이 바람직하다. 또 그것들의 조사밀도는 1 W/㎠이상인 것이 바람직하다. 레이저광원으로서는 예를 들면 He-Cd 레이저를 사용할 수 있고, 이 경우, 레이저광의 파장은 500 nm 이하인 것이 바람직하며, 특히 325 nm 및 420 nm의 2 종류의 파장의 것이 바람직하다. 또 조사강도는 2 W/㎠ 이하, 특히 1 W/㎠ 이하가 바람직하고, 조사면적은 1 ㎟ 이하인 것이 바람직하다. 그 밖의 레이저광원으로서는 레이저 다이오드, YAG, 엑시머 레이저, TiAl₂O₃ 등을 사용할 수 있다. 레이저광의 조사방법으로서는 연속조사방법, 펄스조사방법 등을 사용할 수 있다.

또한 도 11에서의 실시형태에서는 1개의 광원(48)밖에 사용하고 있지 않으 나, 광강도를 높이기 위하여 광원(48)을 복수개 설치하는 것도 유효하다. 이 경우, 시료(W)의 중심축에 관하여 대칭으로 복수의 광원을 설치하여 대칭인 방향으로부터의 복수의 빛에 의하여 시료(W)를 조사하여 조사효율을 올릴 수 있게 하여도 좋다.

또한, 시료(W)의 표면이 1차 하전입자선에 의하여 조사되는 영역의 전위계측을 행하기 위하여 커버(44)의 내부에는 표면 전위계(50)가 설치된다. 가스도입량및 광강도 제어기구(51)는, 표면 전위계에 의하여 계측된 전위로부터 시료(W) 표면의 대전 전하량을 산출함과 동시에, 이 대전 전하량을 저감하여 또는 소멸하기 위하여 필요한 커버(44) 내로 도입되어야 하는 가스량과 광원(48)으로부터 발생되는 빛의 강도를 산출하고, 이 산출결과를 설정값으로 하여 가스유량조정기(46) 및 광강도 조정기(49)에 공급하여 그것들의 제어를 행한다.

또한 시료(W) 표면의 대전 전하량은, 예를 들면 식 Q = C × V를 이용하여 산출할 수 있다. 단, Q는 대전 전하량([c]), C는 배선 사이의 정전용량([F]), V는 표면 전위([V])이고, 배선 사이의 정전용량은 회로 설계시에 확정된다.

대전 전하량으로부터 도입가스량을 산출하기 위해서는, 예를 들면 식

를 이용할 수 있다. 단, G는 가스도입량[L/sec], P는 시료 표면 압력[Pa], S_eff는 커버(44)의 차동 배기속도([L/sec]), M은 도입가스의 분자수, T는 온 도([K]), η은 도입가스의 전리확률, q는 전기소량[C], τ은 차지업의 시정수[Sec]이다. 또 대전 전하량으로부터 레이저 강도를 산출하기 위해서는, 예를 들면 식

를 이용할 수 있다. 단, W는 레이저강도([w]), Vg는 도입가스의 제 1 전리전압([V]), Nm은 도입가스의 단위체적당의 분자수[개/㎤]이다.

그래서 가스봄베(47)로부터 가스도입구(45)를 거쳐 커버(44) 내에 가스를 도입하고, 커버(44) 내가 가스도입량 및 광강도 제어기구(51)로부터 출력되는 설정값에 대응하는 가스압력에 도달한 후, 광원(48)을 기동하여 빛의 조사를 개시한다. 이와 같이 하여 광원(48)으로부터 방출되는 빛의 강도도, 가스도입량 및 광강도 제어기구(51)로부터 출력되는 설정값에 대응한다. 광원(48)으로부터의 빛에 의하여 조사된 가스는, 이온화한 가스로서 시료(W)의 표면에 도달한다. 이와 같은 상태에서 1차 하전입자선을 시료(W)에 조사한 경우, 시료(W)의 표면에 양 또는 음의 차지업이 발생하였다 하여도, 빛의 조사에 의하여 이온화된 가스의 중화작용이 작용하기 때문에, 시료(W) 표면의 전하를 평형상태(즉, 전하 제로상태)로 할 수 있다. 또 빛에 의하여 시료(W)를 직접 조사함으로써 시료(W) 표면의 도전성을 올려, 금속과 절연물과의 표면 전위의 균일성을 향상시킬 수 있기 때문에, 이온화용 가스의 중화작용과의 상승효과에 의하여 한층 양호한 전하 평형상태가 얻어진다. 이 때문에 도 11에 나타내는 구성의 하전입자선장치를 이용함으로써, 차지업 및 왜곡이 없는 양호한 화상을 얻을 수 있다.

도 13은 본 발명에 관한 하전입자장치의 제 4 실시형태의 구성을 개략적으로 나타내는 도면으로, 하전입자장치는 주사형의 하전입자선장치(400)로서 실현되고 있다. 또한 도 13에서는 도 11 및 도 12에서와 동일한 또는 동일한 소자에는 동일한 참조숫자가 붙여져 있다.

도 13에서, 캐소드(31)로부터 방출된 1차 하전입자선은 웨넬트 전극(32)을 통과하고 나서 애노드(33)에 의하여 가속된다. 가속된 1차 하전입자선은 애퍼처(35)를 통과하여 정전 렌즈(34)와 주사 코일(52)에 의하여 원하는 배율로 시료(W)의 표면을 주사한다. 1차 하전입자선의 조사에 의하여 시료(W)로부터 방출된 2차 전자, 후방 산란전자 또는 반사전자 등의 2차 하전입자는, 호토마루 등의 검출기(53)에 의하여 검출되고, 이것에 의하여 2차원 화상 등을 취득할 수 있다. 이 실시형태에 서도 도 11 및 도 12에 관하여 상기한 바와 같은 수단 및 방법을 이용하여, 시료(W) 표면의 전하를 평형상태로 함으로써, 차지업 및 왜곡이 없는 양호한 화상을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 하전입자장치(300, 400)의 실시예에 대하여 설명한다. 실시예 1은 도 11에 나타내는 제 3 실시형태에 관한 실시예이다. 도 11에 나타내는 사상투영방식의 하전입자선장치(300)에서 시료(W) 및 스테이지(S)를 포함하는 시료실(도시 생략)의 전체를 1.0 × 10^-6 Pa 정도까지 배기를 행한 후, 가스봄베(47)로부터 질소가스를 레귤레이터(도시 생략)를 거쳐 0.1 MPa 정도로 감압하고, 유량조정기(46)로 5 sccm으로 조정한 후, 가스도입구(45)로부터 커버(44) 내에 질 소가스를 도입하였다. 이 가스도입에 의하여 커버(44) 내의 압력은 1.0 × 10^-3 Pa 정도가 된다. 1차 전자 광학계 컬럼, 2차 전자 광학계 컬럼, 검출계 등의 동작환경이 고진공인 것이 요구되는 부분은, 차동배기기구에 의하여 1.0 × 1O^-5 Pa 정도의 고진공으로 유지하였다.

이 압력 조건하에서 레이저광의 강도를, 질소가스를 이온화 가능한 값으로 설정한 후, 시료(W)의 1차 하전입자선 조사영역 부근에 레이저광을 조사하여 시료표면의 관찰, 평가용 화상을 취득하였다. 레이저광의 조사에 의하여 질소가스는 이온화되고, 그 중화작용에 의하여 시료(W)의 표면 전하는 제로에 근접하여 평형상태가 되었다. 이 결과, 특히 상고(像高)가 높은 주변부나 절연물의 영역에서도 차지업 및 화상 왜곡이 없는 양호한 화상을 얻을 수 있었다.

도 11에 나타내는 하전입자선장치(300)에서, 상기 실시예 1에서의 질소 대신에 질소보다 전자 친화력이 강한 할로계의 가스를 도입하여 상기 프로세스를 실시한 바, 시료(W) 표면의 전하가 평형상태에 도달하기까지의 시간을 단축할 수 있고, 웨이퍼 등의 시료의 검사를 행하는 경우에 검사를 고스루풋화할 수 있는 것을 알았다.

본 발명의 제 3 및 제 4 실시형태는, 시료 표면의 대전 전하량을 저감 또는 소멸시키도록 하였기 때문에, 화상 왜곡이 없는 양호한 화상을 얻을 수 있다는 효과를 가질 수 있고, 사상투영방식이나 주사형의 하전입자장치에 적용하면 유효하다.

이상, 본 발명에 관한 하전입자장치의 약간의 실시형태에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 당업자이면 특허청구범위의 기재로부터 일탈하지 않고 본 발명의 많은 변형이나 수정을 행할 수 있다.

도 1(a) 및 도 1(b)는 비점수차 조정을 설명하는 개념도,

도 2는 방위각과 보정전압에 따라 하전입자선의 단면형상이 어떻게 변화되는지를 나타내는 개념도,

도 3은 SiO₂제의 절연물에 전자선을 조사하였을 때의, 조사 전자선의 에너지와 2차 전자방출 효율(σ)과의 관계를 나타내는 그래프,

도 4는 본 발명에 관한 하전입자선장치의 제 1 실시형태의 구성을 개략적으로 나타내는 도,

도 5는 본 발명에 관한 하전입자선장치의 제 2 실시형태의 구성을 개략적으로 나타내는 도,

도 6(a)는 박스패턴의 일례를 나타내고, 도 6(b)는 하나의 방향으로 퍼진 전자선의 단면형상이 비점수차 조정시에 보정전압과 함께 어떻게 변화되는지를 나타내는 개념도,

도 7은 일반적인 전자선의 단면형상을 나타내는 도,

도 8은 도 4 및 도 5에 나타내는 하전입자선장치에서의 보정 전압값과 오토 포커스 평가값과의 상관관계를 나타내는 그래프,

도 9는 도 4 및 도 5에 나타내는 하전입자선장치를 사용하여 행한 비점수차 조정시의 패턴의 라인폭과 포커스값과의 관계를 나타내는 그래프,

도 10은 도 9에서의 비점수차 조정시에 사용한 보정 전압값과 방위각을 나타 내는 그래프,

도 11은 본 발명에 관한 하전입자장치의 제 3 실시형태의 구성을 개략적으로 나타내는 도,

도 12는 도 11에서의 가스도입량 및 레이저강도 제어기구의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도,

도 13은 본 발명에 관한 하전입자장치의 제 4 실시형태의 구성을 개략적으로 나타내는 도이다.

Claims

하전입자선을 시료에 조사하고, 상기 시료로부터 방출되는 전자, 반사전자, 후방 산란전자 등의 2차 하전입자를 검출함으로써 상기 시료를 관찰 평가하는 하전입자선장치에 있어서,

상기 하전입자선의 비점수차 조정을 행하는 비점수차 조정수단을 구비하고,

상기 시료에 형성된 패턴의 화상으로부터 얻은 포커스값을 최대로 하는 보정전압을 상기 비점수차 조정수단에 주는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 1항에 있어서,

상기 비점수차 조정수단이 상기 하전입자선의 광축을 중심으로 하여 대향하는 복수쌍의 전극 또는 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 2항에 있어서,

상기 비점수차 조정수단이 다극자로 이루어지는 전극을 가지고,

상기 전극은, 상기 시료에 형성된 패턴의 화상 중 세로방향 라인의 포커스 를 조정하기 위한 제 1 보조전극과, 가로방향 라인의 포커스를 조정하기 위한 제 2보조전극을 가지고,

상기 비점수차 조정수단은, 상기 제 1 보조전극의 전압을 조정함으로써 세로방향의 라인 포커스를 조정하고, 상기 세로방향의 라인 포커스가 베스트 포커스가 되었을 때의 전압을 고정한 상태에서 상기 제 2 보조전극의 전압을 조정함으로써 가로방향의 라인 포커스를 조정하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 3항에 있어서,

상기 비점수차 조정수단은, 상기 패턴의 라인보다 선폭이 작은 라인을 가지는 제 2 패턴의 화상으로부터 얻은 포커스를 최대로 하는 보정전압을 주고,

상기 비점수차 조정수단은, 상기 세로방향의 베스트 포커스값과 상기 가로방향의 베스트 포커스값의 평균값을, 상기 제 2 패턴의 세로방향의 포커스 조정의 초기값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
하전입자선을 시료에 조사하고, 상기 시료로부터 방출되는 전자, 반사전자, 후방 산란전자 등의 2차 하전입자를 검출하여 상기 시료를 관찰 평가하는 방법에 있어서,

상기 시료에 형성된 패턴의 화상으로부터 얻은 포커스값을 최대로 하는 보정전압을 구하여 상기 하전입자선의 비점수차 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 비점수차 조정방법.
제 5항에 있어서,

상기 패턴이 라인 또는 스페이스를 포함하고, 상기 라인이 상기 시료에 종횡으로 형성된 배선인 것을 특징으로 하는 비점수차 조정방법.
제 6항에 있어서,

상기 라인의 폭이 250 nm∼45 nm 인 것을 특징으로 하는 비점수차 조정방법.
청구항 7에 있어서,

상기 라인 또는 스페이스를 그 크기가 큰 순서대로 차례로 이용하여 비점수차 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 비점수차 조정방법.
제 8항에 있어서,

상기 라인 또는 스페이스의 포커스 평가값을 다른 2개의 방향에서 구하고, 그것들의 차를 지표로 하여 하나의 상기 라인으로부터 다음의 상기 라인으로 이행하는 것을 특징으로 하는 비점수차 조정방법.
제 5항에 있어서,

상기 시료에 형성된 패턴의 화상 중 세로방향 라인의 포커스를 조정하기 위한 제 1 보조전압을 조정함으로써 세로방향의 라인 포커스를 조정하고, 상기 세로방향의 라인 포커스가 베스트 포커스가 되었을 때의 전압을 고정한 상태에서 가로방향 라인의 포커스를 조정하기 위한 제 2 보조전압을 조정함으로써 가로방향의 라인 포커스를 조정하는 것을 특징으로 하는 비점수차 조정방법.
제 10항에 있어서,

상기 라인보다 선폭이 작은 라인을 가지는 제 2 패턴의 화상으로부터 얻은 포커스를 최대로 하는 보정전압을 취득하고, 상기 세로방향의 베이스 포커스값과 상기 가로방향의 베스트 포커스값과의 평균값을, 상기 제 2 패턴의 세로방향의 포커스 조정의 초기값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 비점수차 조정방법.
제 11항에 있어서,

오토 포커스기능을 이용하여 자동적으로 행하는 것을 특징으로 하는 비점수차 조정방법.
제 12항에 기재된 방법을 사용하여, 프로세스 도중의 상기 시료의 평가를 행하는 것을 특징으로 하는 비점수차 조정방법.
1차 하전입자선을 시료를 향하여 조사하는 수단과,

상기 1차 하전입자선의 상기 시료를 향한 조사에 의하여 상기 시료의 표면의 정보를 얻은 2차 하전입자를 검출기로 유도하는 수단과,

상기 검출기에 유도된 상기 2차 하전입자를 화상으로서 합성하는 수단을 구비하는 하전입자선장치에 있어서,

상기 시료 표면의 대전 전하량을 계측하는 계측수단과,

상기 계측수단에 의하여 계측된 상기 대전 전하량에 의거하여, 상기 시료의 표면에서의 대전 전하량을 저감 또는 소멸시키는 대전 해소수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 14항에 있어서,

상기 1차 하전입자선의 전류밀도가 10 A/㎠ 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 14항에 있어서,

상기 1차 하전입자선의 에너지가 1 eV 이상 20 keV 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 14항에 있어서,

상기 계측수단이, 상기 시료의 표면에서의 1차 하전입자 조사영역의 전위를 계측하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 14항에 있어서,

상기 대전 해소수단이,

상기 시료에 빛을 조사하기 위한 광원과,

상기 시료의 표면을 균일하게 덮도록 가스를 공급하기 위한 가스공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 18항에 있어서,

상기 광원이 레이저광원과 광원램프 중 어느 하나이고,

상기 레이저광원으로부터의 레이저광 또는 상기 광원램프로부터의 인코히런트광의 파장대역이 300 nm∼600 nm 또는 그것 이하인 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 19항에 있어서,

상기 레이저광 또는 상기 인코히런트광의 조사밀도가 lW/㎠ 이상인 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 18항에 있어서,

상기 시료를 탑재하기 위한 스테이지를 더 구비하고,

상기 가스공급수단이, 상기 스테이지 위에 탑재된 상기 시료를 덮고, 또한 적어도 하나의 가스도입구를 가지는 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 21항에 있어서,

상기 커버에 의하여 덮힌 공간에서의 가스압이 0.OOO1 ∼ 0.1 Pa인 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 18항에 있어서,

상기 가스가, 질소, 수증기, 전자 친화력이 높은 할로계의 가스 및 그것들의 화합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 18항에 있어서,

상기 대전 해소수단이, 상기 계측수단의 출력에 의거하여 상기 가스공급수단에 의하여 공급되는 가스량과 상기 광원으로부터 발생되는 빛의 강도를 제어하는 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 14항에 있어서,

상기 대전 해소수단이, 상기 시료의 배선 사이의 정전용량(C[F])과 상기 계측수단에 의하여 계측된 상기 시료의 표면 전위(V[V])에 의거하여 상기 시료의 대전 전하량(Q[c])을 Q = C× V의 식에 의하여 구하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 18항에 있어서,

상기 대전 해소수단이, 상기 시료의 배선 사이의 정전용량(C[F])과 상기 계측수단에 의하여 계측된 상기 시료의 표면 전위(V[V])에 의거하여 상기 시료의 대전 전하량(Q[c])을 Q = C × V의 식에 의하여 구하고,

또한, 상기 대전 해소수단이, 상기 대전 전하량, 도입가스의 분자량, 온도, 상기 도입가스의 전리확률, 전기소량, 차지업의 시정수 및 상기 커버의 차동배기속도를 기초로 도입가스량을 산출하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 19항에 있어서,

상기 대전 해소수단이, 상기 대전 전하량, 도입가스의 전리확률, 전기소량 및 상기 도입가스의 제 1 전리전압을 기초로, 상기 광원의 강도를 산출하는 것을 특징으로 하는 하전입자선장치.
제 14항에 기재된 하전입자선장치를 이용하여 프로세스 도중의 웨이퍼 평가를 행하는 것을 특징으로 하는 반도체디바이스제조방법.