WO2015020309A1 - 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경 및 이를 이용한 측정방법 - Google Patents

빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경 및 이를 이용한 측정방법 Download PDF

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허호영
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오승철
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Definitions

  • the present invention relates to a scanning electron microscope (SEM) capable of adjusting the beam spot, and more particularly, scanning by adjusting the spot of the electron beam of the scanning electron microscope to improve the functionality of the measurement, the beam spot adjustable scanning It relates to an electron microscope.
  • SEM scanning electron microscope
  • a semiconductor device is a device that realizes the human memory and recording capability by electronic means, and is used as a storage medium in computers, communication devices, broadcasting devices, education and entertainment devices, and the like.
  • the semiconductor device was introduced to the market in 1971, with a memory capacity of 1 KB. Since then, the memory capacity of semiconductor devices has been phenomenal, such as increasing by four times every two to three years.
  • the semiconductor device uses an electron microscope to check the shape of the pattern.
  • Electron microscopes are classified into transmission electron microscopes and scanning electron microscopes.
  • Transmission electron microscope is a device to observe the density and thickness of the sample and the information inside the element.
  • a scanning electron microscope is a device for observing surface information of a sample.
  • scanning electron microscope is mainly used because of its simple structure and low price.
  • the scanning electron microscope irradiates a beam (electron beam) to a subject using a predose function, and collects and collects secondary electrons emitted from the subject.
  • a beam electron beam
  • an aspect ratio higher than the difference in the secondary electron emission amount by the beam irradiated to the pattern affects the low reflection angle due to the energy level of the secondary electrons.
  • the aspect ratios of the patterns P1 to P4 formed on the wafer are different, the shapes of the patterns are different, and the materials are different, the degree of electron charge by the beam is different, so that accurate observation It is difficult. If the electrons are occupied based on the pattern P2 having the largest aspect ratio, the electrons are excessively occupied in the pattern P1 having the small aspect ratio, thereby making it impossible to measure or the pattern P1 collapses. On the contrary, the electrons are not sufficiently charged at the bottom of the pattern P2 having a large aspect ratio, and the surface inspection is difficult due to the low reflection angle due to the low energy level.
  • the electron beam spot of the conventional scanning electron microscope inspects a subject by using a circular spot of several microns in size, and such a method of measuring a circle is slow and inaccurate. .
  • the present invention controls the shape of the measuring electron beam to provide an SEM capable of measuring accuracy (accuracy for resolution) and precision (precision for measurement) and high speed scanning when measuring the surface shape using the SEM.
  • the purpose of the present invention is to provide an SEM capable of adjusting beam spots to improve accuracy and precision and to measure high speeds.
  • the present invention for achieving the above object, in a scanning electron microscope (SEM), controlled by a linear electron beam having a different ratio of the width and the rate of the electron beam spot irradiated to the specimen And an electron magnetic in an electron beam path moving from the electron beam source of the scanning electron microscope to the specimen for irradiation, and when the measurement beam is output from the electron beam source, controlling the applied voltage of the electron magnetic in the controller to control the ratio of the electron beam spot. And controlling the direction.
  • SEM scanning electron microscope
  • the scanning electron microscope for controlling by irradiation with a linear electron beam having a different ratio of the width and the tax rate of the electron beam spot irradiated to the specimen
  • the scanning electron microscope for controlling by irradiation with a linear electron beam having a different ratio of the width and the tax rate of the electron beam spot irradiated to the specimen
  • the electron beam spot control using magnetic includes all the spot sizes of the electron beam first determined, and the electron beam spot size in the normal state is 2.0 nm to control the spot using magnetic, or 2.0 nm or less, or 2.0 nm or more. Characterized by including all.
  • the present invention also includes an electron gun that outputs an electron beam, an electromagnetic lens consisting of an electron coil, and a pair of stigators to control the path until the electron beam spot reaches the specimen.
  • SEM scanning electron microscope
  • a separate spot for controlling (correcting) a spot shape having a desired shape is located in a direction opposite to the direction in which the beam spot is controlled by the pair of stigators.
  • An electron magnetic is further provided, and the electron magnetic is an electron beam of the scanning electron microscope for controlling and irradiating with a linear electron beam having a different ratio of the width and the rate of the electron beam spot irradiated onto the specimen. It is provided in the electron beam path moving from the source to the specimen, and when the measuring beam is output from the electron beam source, the control voltage is applied to the applied voltage of the electromagnetic magnetic Air and is characterized in that for controlling the rate and direction of the electron beam spot.
  • the present invention constructed and operated as described above has the advantage that high-speed scanning is possible and more accurate and accurate measurement is possible because the object is irradiated with the expanded electron beam.
  • the scanning electron microscope of the present invention can ensure a variety of measurement methods by irradiating in the diagonal (diagonal) direction, not the x-axis or y-axis direction when scanning, the flexibility that can respond flexibly according to the characteristics of the subject There is this.
  • 1A and 1B show a wafer including a pattern
  • FIG. 2 is a view showing a spot shape of an electron beam of a conventional scanning electron microscope
  • FIG. 3 is a block diagram of a scanning electron microscope (SEM) capable of adjusting the beam spot according to the present invention
  • FIG. 4 is a view showing an electron beam form of a scanning electron microscope capable of adjusting the beam spot according to the present invention
  • FIG. 5 is a view continuously showing the scanning state of the electron beam through the scanning electron microscope according to the present invention.
  • a scanning electron microscope (SEM) capable of adjusting a beam spot includes an electron beam for outputting an electron beam, an electromagnetic lens composed of an electron coil, and a pair of stigators.
  • SEM scanning electron microscope
  • a separate electron magnetic is further provided to control (correct) the spot shape of the electron, wherein the electron magnetic has a linear electron beam having a different ratio of the width and the rate of the electron beam spot irradiated onto the specimen.
  • the scanning electron microscope 100 includes a plurality of optical systems 130 to 150 for controlling the movement path of the electron beam source 110 and the electron beam output from the electron beam source inside the vacuum body (unsigned), and In accordance with an aspect of the present invention is configured to include an electron magnetic 120 for controlling the shape of the electron beam and a control unit 300 for controlling the electron magnetic.
  • the electron gun that outputs an electron beam
  • an electromagnetic lens composed of an electron coil
  • a pair of stigators to control the path until the electron beam spot reaches the specimen.
  • SEM scanning electron microscope
  • a separate electron magnetic is placed in a direction opposite to the direction in which the beam spot is controlled by the pair of stigmators to control (correct) the spot shape of a desired shape. It will be further provided.
  • the configuration of the scanning electron microscope has been briefly described. Accordingly, the configuration of the scanning electron microscope (SEM) is illustrated and described with reference to FIG. 3, but the configuration of the specific SEM may have various shapes as is known. It is characterized in that it is configured to include an electron magnetic for controlling the optical image to scan the electron beam spot that is extreme astigmatic (extreme astigmatic) of the output electron beam.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an electron beam shape of a scanning electron microscope capable of adjusting a beam spot according to the present invention
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a scanning state of an electron beam continuously through a scanning electron microscope according to the present invention.
  • the astigmatic state has the effect of tilting the focus of the image to one side, and the sharpness can be increased because the edge is detected more clearly in the tilting direction.
  • the thickness of the reverse electron beam spot in the scan direction is controlled to almost zero, and the length of the electron beam spot in the scan direction is relatively long.
  • the averaging effect of the image can be expected and the scanning speed is increased.
  • the effect of averaging can be further maximized by increasing the number of frames for a certain speed.
  • it can be measured in the same way according to the diagonal and the desired angle as well as the x, y direction.
  • astigmatic control often results in astigmatism and image distortion in the SEM, where the pixels of the CRT are round, whereas the electron beam incident on the specimen or the spot of secondary electrons emitted from the specimen is Occurs because it is not exactly round.
  • Astigmatism occurs when an elliptical spot incident on the specimen is set to the circle of the CRT pixel, which is the biggest cause of limiting the resolution of the SEM.
  • All SEMs are equipped with a pair of stigmators to correct the shape of the distorted spot by applying an electromagnetic field on the opposite side.
  • the present invention also encompasses all spot sizes of the electron beam initially determined in the electron beam spot control using magnetics.
  • the electron beam spot size in the normal state includes controlling the spot using magnetic at 2.0 nm and controlling the spot having a size less than or equal to 2.0 nm.
  • the present invention configured as described above can realize edge accuracy and fast inspection scanning in a specific direction by using an electron beam spot of an electron beam spot of a scanning electron microscope rather than a two-dimensional shape (circular). .

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Abstract

본 발명은 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것으로, 주사전자현미경(SEM)에 있어서, 시편에 조사된 전자빔(electro beam) 스폿(spot)의 가로와 세율의 비율이 다른 선형(linear)의 전자빔으로 제어하여 조사하기 위해 상기 주사전자현미경의 전자빔 소스에서 시편으로 이동하는 전자빔로 내에 전자 마그네틱을 구비하고, 전자빔 소스에서 상기 측정 빔이 출력될 때 상기 전자 마그네틱의 인가 전압을 제어부에서 제어하여 전자빔 스폿의 비율과 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경 및 이를 이용한 측정방법
본 발명은 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경(SEM)에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 주사전자현미경의 전자빔의 스폿을 조절하여 조사함으로써 측정의 기능성을 보다 제고할 수 있는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경에 관한 것이다.
반도체 소자는 인간의 기억, 기록능력을 전자적 수단에 의해 실현한 장치로서, 컴퓨터나 통신기기, 방송기기, 교육 및 오락기기 등에서 저장매체로 사용된다. 반도체 소자가 시장에 출시된 것은 1971년이며, 이때의 메모리 용량은 1KB이다. 이후, 반도체 소자의 메모리용량은 2 ~ 3년에 4배씩 증가하는 등, 경이적인 발전을 거듭하고 있다.
반도체 소자의 메모리용량이 증가함에 따라 패턴의 크기가 작아지고, 패턴 형상의 균일도도 매우 낮아지고 있다. 그래서 반도체 소자는 패턴의 형상을 확인하기 위해 전자현미경을 이용한다.
전자현미경은 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope)과 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)으로 구분된다. 투과전자현미경은 시료의 밀도와 두께 및 원소내부의 정보를 관찰하는 장비이다. 주사전자현미경은 시료의 표면 정보를 관찰하는 장비이다. 현재는 구조가 단순하고 가격이 싼 이유로 주사전자현미경이 주로 사용되고 있다.
주사전자현미경은 프리도즈(predose) 기능을 이용하여 피검체에 빔(전자빔)을 조사하고, 피검체에서 방출된 2차 전자를 포집하여 데이터화한다.
또한, 패턴의 종횡비에 대한 2차 전자의 검출량에 있어서 패턴에 조사되는 beam에 의한 2차 전자 방출량 차이에 의한 것 보다 높은 종횡비가 2차 전자의 에너지 준위에 의한 낮은 반사각에 영향을 미친다.
정리해보면, 주사전자 현미경을 이용한 피검체의 표면검사에서, 웨이퍼에 형성된 패턴들(P1~P4)의 종횡비가 다르고 패턴의 형상이 다르며 물질이 서로 다르면 빔에 의한 전자의 차지 정도가 달라 정확한 관찰이 어렵다. 만약, 종횡비가 가장 큰 패턴(P2)을 기준으로 전자를 차지하면, 종횡비가 작은 패턴(P1)에는 전자가 과도하게 차지되어 측정이 불가능해지거나 패턴(P1)이 무너져버리는 현상이 생긴다. 반대의 경우 종횡비가 큰 패턴(P2)의 바닥에 전자가 충분히 차지되지 못하며, 차지되어도 낮은 에너지 준위에 의한 낮은 반사각 때문에 표면검사가 어렵다.
한편, 종래 주사전자현미경의 전자빔 스폿(electron beam spot)은 수마이크론 크기의 원형 스폿(spot)을 이용하여 피검체를 검사하게 되는데, 이와 같은 정원(extreme circle)의 측정법은 속도가 느리고 정밀도가 떨어진다.
따라서, 본 발명은 SEM을 이용하여 표면 형상을 측정할 때 측정 정확도(accuracy for resolution) 및 정밀도(precision for measurement)와 고속 스캐닝(high speed scanning)이 가능한 SEM을 제공하기 위해서 측정 전자빔의 형상을 제어하여 정확도 및 정밀도 향상과 고속 측정이 가능한 빔 스폿 조절이 가능한 SEM을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주사전자현미경(SEM)에 있어서, 시편에 조사된 전자빔(electro beam) 스폿(spot)의 가로와 세율의 비율이 다른 선형(linear)의 전자빔으로 제어하여 조사하기 위해 상기 주사전자현미경의 전자빔 소스에서 시편으로 이동하는 전자빔로 내에 전자 마그네틱을 구비하고, 전자빔 소스에서 상기 측정 빔이 출력될 때 상기 전자 마그네틱의 인가 전압을 제어부에서 제어하여 전자빔 스폿의 비율과 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 주사전자현미경을 이용한 측정방법에 있어서, 시편에 조사된 전자빔(electro beam) 스폿(spot)의 가로와 세율의 비율이 다른 선형(linear)의 전자빔으로 제어하여 조사하기 위해 상기 주사전자현미경의 전자빔 소스에서 시편으로 이동하는 전자빔로 내에 전자 마그네틱을 구비하고, 전자빔 소스에서 상기 측정 빔이 출력될 때 상기 전자 마그네틱의 인가 전압을 제어부에서 제어하여 선형의 전자빔을 연속적으로 조사하면서 스캐닝하여 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 마그네틱을 이용한 전자빔 스폿 제어에 있어서 최초 결정된 전자빔의 모든 스폿 사이즈를 포함하며, 노말(normal) 상태의 전자빔 스폿 사이즈가 2.0nm에서 마그네틱을 이용하여 스폿을 제어하거나, 2.0nm 이하 또는 2.0nm이상을 모두 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 전자빔을 출력하는 전자건과 전자 코일로 구성되는 전자기 렌즈, 그리고 한 쌍의 스티그매터(stigmators)를 포함하여 전자빔 스폿(electro beam spot)이 시편에 닿을 때까지 경로를 제어하도록 구성되는 주사전자현미경(SEM)에 있어서, 상기 한 쌍의 스티그매터(stigmators)에 의해 빔 스폿이 제어되는 방향에 대한 반대방향에 위치하여 원하는 형태의 스폿 형상을 제어(보정)하기 위하여 별도의 전자 마그네틱을 더 구비하며, 상기 전자 마그네틱은 시편에 조사된 전자빔(electro beam) 스폿(spot)의 가로와 세율의 비율이 다른 선형(linear)의 전자빔으로 제어하여 조사하기 위해 상기 주사전자현미경의 전자빔 소스에서 시편으로 이동하는 전자빔로 내에 구비되고, 전자빔 소스에서 상기 측정 빔이 출력될 때 상기 전자 마그네틱의 인가 전압을 제어부에서 제어하여 전자빔 스폿의 비율과 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 확장된 전자빔을 피검체에 조사하기 때문에 고속 스캐닝이 가능하며 보다 정밀하고 정확도 높은 측정이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 주사전자현미경은 스캐닝 시 x축 또는 y축 방향이 아닌 대각선(사선; diagonal) 방향으로 조사하여 측정법의 다양성을 확보할 수 있어, 피검체의 특성에 따라 유연하게 대응할 수 있는 이점이 있다.
도 1a와 도 1b는 패턴을 포함하는 웨이퍼를 나타낸 도면,
도 2는 종래의 주사전자현미경의 전자빔(electron beam)의 스폿(spot) 형태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경(SEM)의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경의 전자빔 형태를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 주사전자현미경을 통해 전자빔의 스캐닝 상태를 연속적으로 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경(SEM)의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경(SEM)은, 전자빔을 출력하는 전자건과 전자 코일로 구성되는 전자기 렌즈, 그리고 한 쌍의 스티그매터(stigmators)를 포함하여 전자빔 스폿(electro beam spot)이 시편에 닿을 때까지 경로를 제어하도록 구성되는 주사전자현미경(SEM)에 있어서, 상기 한 쌍의 스티그매터(stigmators)에 의해 빔 스폿이 제어되는 방향에 대한 반대방향에 위치하여 원하는 형태의 스폿 형상을 제어(보정)하기 위하여 별도의 전자 마그네틱을 더 구비하며, 상기 전자 마그네틱은 시편에 조사된 전자빔(electro beam) 스폿(spot)의 가로와 세율의 비율이 다른 선형(linear)의 전자빔으로 제어하여 조사하기 위해 상기 주사전자현미경의 전자빔 소스에서 시편으로 이동하는 전자빔로 내에 구비되고, 전자빔 소스에서 상기 측정 빔이 출력될 때 상기 전자 마그네틱의 인가 전압을 제어부에서 제어하여 전자빔 스폿의 비율과 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경(SEM) 및 이를 이용한 측정방법은, 주사전자현미경에서 출력되는 전자빔의 형태를 자유롭게 조절함으로써 기존의 2차원 형태의 빔을 1차원(선형 ;linear)으로 조사하여 스캐닝하는 것을 주요 기술적 요지로 한다.
종래 주사전자현미경의 Stigmatic이 아닌 extreme astigmatic한 전자빔 스폿(electron beam spot)을 이용하여 원하는 방향으로만 scanning 함으로써, 특정 방향에 대한 edge accuracy와 빠른 스캐닝(scanning) 속도를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경(SEM)의 구성도이다. 개략적으로 도시된 바와 같이 주사전자현미경(100)은 진공 몸체(미부호) 내부에 전자빔 소스(110)와 상기 전자빔 소스에서 출력되는 전자빔의 이동경로를 제어하는 다수의 광학계(130 ~ 150), 그리고 본 발명의 요지에 따라 전자빔의 형상을 제어하는 전자마그네틱(120)과 상기 전자마그네틱을 제어하는 제어부(300)를 포함하여 구성된다.
좀 더 구체적으로 전자빔을 출력하는 전자건과 전자 코일로 구성되는 전자기 렌즈, 그리고 한 쌍의 스티그매터(stigmators)를 포함하여 전자빔 스폿(electro beam spot)이 시편에 닿을 때까지 경로를 제어하도록 구성되는 주사전자현미경(SEM)에 있어서, 상기 한 쌍의 스티그매터(stigmators)에 의해 빔 스폿이 제어하는 방향의 반대방향에 위치하여 원하는 형태의 스폿 형상을 제어(보정)하기 위하여 별도의 전자 마그네틱을 더 구비하게 되는 것이다.
본 발명에서는 주사전자현미경(SEM)의 구성을 개략적으로 살펴본 바, 그에 따라 도 3에 도시하고 설명하였지만, 구체적인 SEM의 구성은 공지된 바와 같이 다양한 형태를 가질 수 있으며, 본 발명에서는 주사전자현미경에서 출력되는 전자빔을 익스트림 어스티그매틱(extreme astigmatic)한 전자빔 스폿을 주사하기 위해 광학적 화상을 제어하는 전자마그네틱을 포함하여 구성되는 것이 특징이다.
도 4는 본 발명에 따른 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경의 전자빔 형태를 도시한 도면, 도 5는 본 발명에 따른 주사전자현미경을 통해 전자빔의 스캐닝 상태를 연속적으로 도시한 도면이다. Astigmatic한 상태는 영상의 포커스가 한쪽으로 기우는 효과를 가지는데, 이때, 포커스가 기우는 방향으로 edge가 더욱 선명하게 검출되기 때문에 선명도를 높일 수 있다.
또한, 영상을 한쪽 방향으로 scanning 하기 위해서는 scan 방향에 대한 역방향의 Electron beam spot 두께를 거의 0(zero)에 가깝게 제어를 하게 되며, 상대적으로 scan 방향에 대한 전자빔 스폿의 길이가 길어지는데, 길어진 길이만큼 영상의 Averaging 효과를 기대할 수 있으며, scanning 속도가 증가된다.
따라서 일정 속도에 대한 frame 수를 증가시켜 Averaging의 효과를 더욱 극대화 시킬 수 있다. 예를 들어, x, y 방향뿐만 아니라 대각선 및 원하는 각도에 따라서 같은 방법으로 측정할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 어스티그매틱 제어는 비점수차와 영상의 일그러짐이 SEM에서 종종 발생하는데, 이는 CRT의 화소(pixel)는 둥근데 반하여 시편에 입사되는 전자빔이나 시편에서 방출되는 2차 전자의 spot이 정확히 둥글지 않기 때문에 발생한다. 시편에 입사되는 타원형의 spot을 CRT pixel의 원형으로 맞추고자 할 때 비점수차가 발생하고, 이것이 SEM의 분해능을 제한하는 가장 큰 원인이 된다. 모든 SEM은 한 쌍의 stigmators가 장착되어 있는데 일그러진 spot의 형상을 교정하기 위하여 반대편으로 전자기장을 걸어서 교정하기 위함이다.
또한, 본 발명은 마그네틱을 이용한 전자빔 스폿 제어에 있어서 최초 결정된 전자빔의 모든 스폿 사이즈를 포함한다. 예컨데, normal상태의 전자빔 스폿 사이즈가 2.0nm에서 마그네틱을 이용하여 스폿을 제어하는 것과 2.0nm 미만 혹은 이상의 사이즈를 갖는 스폿에 대한 제어권을 모두 포함한다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 주사전자현미경의 전자빔 스폿을 2차원의 형상(원형) 아닌 어스티그매틱(astigmatic)한 전자빔을 이용하여 특정 방향에 에지 정확도(edge accuracy)와 빠른 검사 스캐닝을 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 주사전자현미경(SEM)에 있어서,
    시편에 조사된 전자빔(electro beam) 스폿(spot)의 가로와 세율의 비율이 다른 선형(linear)의 전자빔으로 제어하여 조사하기 위해 상기 주사전자현미경의 전자빔 소스에서 시편으로 이동하는 전자빔로 내에 전자 마그네틱을 구비하고, 전자빔 소스에서 상기 측정 빔이 출력될 때 상기 전자 마그네틱의 인가 전압을 제어부에서 제어하여 전자빔 스폿의 비율과 방향을 제어하는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전자빔은,
    주사전자현미경에 구성되는 상기 전자 마그네틱의 전자기력의 방향과 크기를 제어하여 상기 전자빔을 세로축으로 연장하거나 가로축으로 연장 형성되도록 제어되는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전자빔은,
    주사전자현미경에 구성되는 상기 전자 마그네틱의 전자기력의 방향과 크기를 제어하여 상기 전자빔을 소정의 각도를 가지도록 사선(diagonal) 방향으로 연장 형성되도록 제어되는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전자빔은,
    상기 전자 마그네틱을 이용한 전자빔 스폿 제어에 있어서 최초 결정된 전자빔의 모든 스폿 사이즈를 포함하며, 노말(normal) 상태의 전자빔 스폿 사이즈가 2.0nm에서 마그네틱을 이용하여 스폿을 제어하거나, 2.0nm 이하 또는 2.0nm이상을 모두 포함하는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경.
  5. 주사전자현미경을 이용한 측정방법에 있어서,
    시편에 조사된 전자빔(electro beam) 스폿(spot)의 가로와 세율의 비율이 다른 선형(linear)의 전자빔으로 제어하여 조사하기 위해 상기 주사전자현미경의 전자빔 소스에서 시편으로 이동하는 전자빔로 내에 전자 마그네틱을 구비하고, 전자빔 소스에서 상기 측정 빔이 출력될 때 상기 전자 마그네틱의 인가 전압을 제어부에서 제어하여 선형의 전자빔을 연속적으로 조사하면서 스캐닝하여 측정하는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경을 이용한 측정방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 전자빔은,
    주사전자현미경에 구성되는 상기 전자 마그네틱의 전자기력의 방향과 크기를 제어하여 상기 전자빔을 세로축으로 연장하거나 가로축으로 연장 형성되도록 제어되는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경을 이용한 측정방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 전자빔은,
    주사전자현미경에 구성되는 상기 전자 마그네틱의 전자기력의 방향과 크기를 제어하여 상기 전자빔을 소정의 각도를 가지도록 사선(diagonal) 방향으로 연장 형성되도록 제어되는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경을 이용한 측정방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 전자빔은,
    상기 전자 마그네틱을 이용한 전자빔 스폿 제어에 있어서 최초 결정된 전자빔의 모든 스폿 사이즈를 포함하며, 노말(normal) 상태의 전자빔 스폿 사이즈가 2.0nm에서 마그네틱을 이용하여 스폿을 제어하거나, 2.0nm 이하 또는 2.0nm이상을 모두 포함하는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경.
  9. 전자빔을 출력하는 전자건과 전자 코일로 구성되는 전자기 렌즈, 그리고 한 쌍의 스티그매터(stigmators)를 포함하여 전자빔 스폿(electro beam spot)이 시편에 닿을 때까지 경로를 제어하도록 구성되는 주사전자현미경(SEM)에 있어서,
    상기 한 쌍의 스티그매터(stigmators)에 의해 빔 스폿이 제어되는 방향에 대한 반대방향에 위치하여 원하는 형태의 스폿 형상을 제어(보정)하기 위하여 별도의 전자 마그네틱을 더 구비하며,
    상기 전자 마그네틱은 시편에 조사된 전자빔(electro beam) 스폿(spot)의 가로와 세율의 비율이 다른 선형(linear)의 전자빔으로 제어하여 조사하기 위해 상기 주사전자현미경의 전자빔 소스에서 시편으로 이동하는 전자빔로 내에 구비되고, 전자빔 소스에서 상기 측정 빔이 출력될 때 상기 전자 마그네틱의 인가 전압을 제어부에서 제어하여 전자빔 스폿의 비율과 방향을 제어하는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 전자빔 스폿은,
    상기 전자 마그네틱을 이용한 전자빔 스폿 제어에 있어서 최초 결정된 전자빔의 모든 스폿 사이즈를 포함하며, 노말(normal) 상태의 전자빔 스폿 사이즈가 2.0nm에서 상기 전자 마그네틱에 인가되는 전압의 크기를 결정하여 전자빔 스폿을 제어하거나, 2.0nm 이하 또는 2.0nm이상을 모두 포함하는 빔 스폿 조절이 가능한 주사전자현미경.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200030806A (ko) 2018-09-13 2020-03-23 삼성전자주식회사 반도체 제조 공정을 모니터링하기 위해 인공 신경망에 기초하는 이미지 변환 모델을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 그리고 반도체 웨이퍼의 이미지를 변환하는 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06124664A (ja) * 1992-10-13 1994-05-06 Mitsubishi Electric Corp 電子ビーム集束装置
JP2000090851A (ja) * 1998-09-14 2000-03-31 Sony Corp 電子ビーム収束装置及びこれを具備した電子機器
JP2007042513A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Horon:Kk 検査装置および検査装置の照射ビームサイズ調整方法
WO2011065240A1 (ja) * 2009-11-26 2011-06-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3734769A (en) * 1970-08-06 1973-05-22 T Hirschfeld Method of forming microelements
JPH0754684B2 (ja) * 1987-08-28 1995-06-07 株式会社日立製作所 電子顕微鏡
JP2702183B2 (ja) * 1988-11-04 1998-01-21 富士通株式会社 半導体製造装置
KR970005769B1 (ko) * 1992-08-27 1997-04-19 가부시끼가이샤 도시바 자계 계침형 전자총
JP5227643B2 (ja) * 2008-04-14 2013-07-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ 高分解能でかつ高コントラストな観察が可能な電子線応用装置
US9110384B2 (en) * 2010-01-25 2015-08-18 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06124664A (ja) * 1992-10-13 1994-05-06 Mitsubishi Electric Corp 電子ビーム集束装置
JP2000090851A (ja) * 1998-09-14 2000-03-31 Sony Corp 電子ビーム収束装置及びこれを具備した電子機器
JP2007042513A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Horon:Kk 検査装置および検査装置の照射ビームサイズ調整方法
WO2011065240A1 (ja) * 2009-11-26 2011-06-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡

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