JP7394599B2 - Electron beam inspection equipment using retarding voltage - Google Patents
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Description
本発明は、リターディング電圧を用いた電子線検査装置に関するものである。 The present invention relates to an electron beam inspection device using retarding voltage.
半導体デバイスはムーアの法則に従って、毎年縮小が進み、最先端デバイスでは最小フィーチャーサイズが20nm以下になっている。小さなフィーチャーサイズを実現するためには、より小さなパターンを形成できる露光技術が必要である。 Semiconductor devices are shrinking every year in accordance with Moore's law, and the minimum feature size of cutting-edge devices is now 20 nm or less. Achieving small feature sizes requires exposure technology that can form smaller patterns.
従来は波長193nmのレーザー光線が露光に使用されてきたが、光学的分解能を既に大きく超えているため、近年では波長が13.5nmのEUV光を利用する露光技術が精力的に進められた結果、ロジック7ナノ世代に成ってTSMC等が世界で初めて実用化に成功した。 Conventionally, laser beams with a wavelength of 193 nm have been used for exposure, but as this greatly exceeds the optical resolution, in recent years, exposure technology that uses EUV light with a wavelength of 13.5 nm has been actively promoted. With the arrival of the Logic 7 nano generation, TSMC and others were the first in the world to successfully put it into practical use.
露光技術の進化はフォトマスクパターンのフィーチャーサイズの縮小および、パターン数増加を意味する。半導体露光を行うためにはフォトマスクと呼ばれるパターン描画された絶縁体の石英板が利用される。この石英板の上に回路設計データに基づく細かなパターンが描かれている。ナノインプリント用のテンプレートと呼ばれる原版も石英から作製される。 Evolution of exposure technology means a reduction in the feature size of photomask patterns and an increase in the number of patterns. To perform semiconductor exposure, an insulating quartz plate called a photomask with a pattern drawn thereon is used. A detailed pattern is drawn on this quartz plate based on circuit design data. An original plate called a template for nanoimprinting is also made from quartz.
これらのマスク上に形成されたパターンが正しい寸法で出来ているかどうかを調べるためには、光学技術では分解能が不足するため電子顕微鏡技術が必須である。高精細電子ビーム画像を取得するためにはサンプル表面にビームスポットサイズの小さな電子を照射して、信号電子を検出する必要があるが、その際、サンプル表面がチャージして照射電子ビームや信号電子に悪影響を与えないことが必須である。 In order to check whether the patterns formed on these masks have the correct dimensions, electron microscopy technology is essential because optical technology lacks resolution. In order to obtain high-definition electron beam images, it is necessary to irradiate the sample surface with electrons with a small beam spot size and detect signal electrons. It is essential that there is no negative impact on the
従来から、電子ビーム光学系の収差を安価に小さくする目的で、リターディング法が用いられている。この方法は、一旦、電子銃から放出された電子ビームのエネルギーを数十KVの高いエネルギーに加速してから、電子光学系を用いて電子ビームを絞り、試料に加えた逆バイアス電圧によって、電子のエネルギーを1KV以下に減速してサンプルに照射する方式である。サンプルへの照射時のエネルギーが低いにもかかわらず分解能を高く保つことが出来ることが特徴である。 Conventionally, retarding methods have been used for the purpose of inexpensively reducing aberrations in electron beam optical systems. In this method, the energy of an electron beam emitted from an electron gun is accelerated to a high energy of several tens of kilovolts, the electron beam is focused using an electron optical system, and a reverse bias voltage is applied to the sample. In this method, the energy of the sample is decelerated to 1 KV or less and then irradiated onto the sample. It is characterized by the ability to maintain high resolution despite the low energy when irradiating the sample.
電子ビームはエネルギーが大きいほど波長が短く、ビームサイズを小さく絞ることが出来るようになり画像分解能が向上する。しかしながら、サンプルである半導体デバイスなどを高エネルギー電子ビームで直接に走査して画像を得て観察すると、高エネルギーの電子がサンプルである半導体に半永久的な作用を起こしてデバイスにダメージを与えることが分かってきた。それを防止する意味で、半導体用CDSEMではビームサイズを絞りながら、かつ、照射時の電子ビームエネルギーを下げるためにリターディング法が用いている。 The higher the energy of an electron beam, the shorter the wavelength, which allows the beam size to be narrowed down and improves image resolution. However, when a sample such as a semiconductor device is directly scanned with a high-energy electron beam to obtain an image and observed, the high-energy electrons can cause semi-permanent effects on the semiconductor sample and damage the device. I've come to understand. In order to prevent this, a retarding method is used in semiconductor CDSEMs to narrow down the beam size and lower the electron beam energy during irradiation.
リターディング法ではサンプル表面の測定点電位が所望の電位に成っていることが必要である。しかしながら、誘電体材料である石英で出来たフォトマスクあるいはナノインプリント用テンプレートでは、通常導電体である半導体ウェハーの場合と異なり、電圧を加えるために用いるサンプルの下部に設けられている電極に印可される電圧とフォトマスクの表面では電位が異なるため、常に目的とする表面電位に調節するのは、極めて困難である。また、XYステージ移動によってサンプルが移動するとそれに伴って、測定系を構成している電気容量が変化し、サンプル表面に実質的に印可されるリターディング電圧に変化が起こるといった課題があった。 The retarding method requires that the potential at the measurement point on the sample surface be a desired potential. However, with photomasks or nanoimprint templates made of quartz, which is a dielectric material, unlike semiconductor wafers, which are usually conductive, voltage is applied to the electrodes provided at the bottom of the sample. Since the voltage and the potential on the surface of the photomask are different, it is extremely difficult to always adjust the surface potential to the desired surface potential. Furthermore, when the sample moves due to the movement of the XY stage, the capacitance of the measurement system changes accordingly, resulting in a change in the retarding voltage that is substantially applied to the sample surface.
さらに、マルチビーム検査装置の様にサンプル表面で生じた2次電子を既定のエネルギーに加速することによって画像形成する装置においてはリターディング電圧が不定に成ることにより像形成に不具合を引き起こすことという課題があった。 Furthermore, in devices such as multi-beam inspection devices that form images by accelerating secondary electrons generated on the sample surface to a predetermined energy, there is a problem that the retarding voltage becomes unstable, causing problems in image formation. was there.
本発明は、従来の上述した、フォトマスク等の絶縁基板上にパターンが形成されているサンプルにおいて、表面に安定的に所望のリターディング電圧を印加し、高分解能かつ安定な画像を取得できる特徴がある。 The present invention has the above-mentioned conventional feature that it is possible to stably apply a desired retarding voltage to the surface of a sample in which a pattern is formed on an insulating substrate such as a photomask, and obtain a high-resolution and stable image. There is.
本発明は、前記課題を解決するために、サンプルにリターディング電圧を印加して高速電子ビームを低速にして照射し高分解能の画像を生成する電子線検査装置において、所定高加速電圧の電子ビームを発生する電子銃と、電子銃で発生された所定高加速電圧の電子ビームを、細く絞ってサンプルに照射させる対物レンズと、対物レンズで細く絞られた電子ビームをサンプルの表面に2次元走査する偏向系と、サンプルに所定リターディング電圧を印加するリターディング電圧印加装置と、サンプルの表面の電位あるいは容量を検出する、対物レンズの先端に、サンプルに対向して設けた検出装置と、検出装置で検出されたサンプルの表面の電位あるいは容量をもとに、サンプルの表面の電位を一定に補正するように第1のリターディング電圧を補正する補正装置とを備えるように構成する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an electron beam inspection apparatus that applies a retarding voltage to a sample and irradiates the sample with a high-speed electron beam at a low speed to generate a high-resolution image. an electron gun that generates an electron beam, an objective lens that focuses the electron beam generated by the electron gun with a predetermined high acceleration voltage onto the sample, and a two-dimensional scan of the electron beam narrowed by the objective lens over the surface of the sample. a retarding voltage application device that applies a predetermined retarding voltage to the sample; a detection device that detects the potential or capacitance of the surface of the sample and is provided at the tip of the objective lens facing the sample; and a correction device that corrects the first retarding voltage so as to correct the potential of the surface of the sample to a constant value based on the potential or capacitance of the surface of the sample detected by the device.
この際、サンプルの表面の第2の電位を、外部から電圧を印加して制御するサンプル表面電位制御装置を設け、検出器で検出した電位あるいは容量をもとに、サンプル表面電位制御装置に指示して第2の電位を制御、あるいは補正手段に指示して第1のリターディング電圧を制御、あるいは両者を制御するようにしている。 At this time, a sample surface potential control device is provided that controls the second potential on the surface of the sample by applying a voltage externally, and instructions are given to the sample surface potential control device based on the potential or capacitance detected by the detector. Then, the second potential is controlled, or the correcting means is instructed to control the first retarding voltage, or both of them are controlled.
また、測定点対応座標あるいはサンプルの表面を縦方向および横方向に分割して各交点の部分領域に対応づけて、リアルタイムに測定した電位あるいは容量をもとに、サンプルの移動に応じて第1のリターディング電圧あるいは第2の電位あるいは両者を補正するようにしている。 In addition, the coordinates corresponding to the measurement points or the surface of the sample are divided vertically and horizontally, and the surface of the sample is divided into vertical and horizontal directions, and the first The retarding voltage, the second potential, or both are corrected.
また、サンプルの表面を縦方向および横方向に分割して各交点の部分領域に対応づけて、予め測定した電位あるいは容量を登録したテーブルを設け、テーブルをもとに、サンプルの移動に応じて第1のリターディング電圧あるいは第2の電位あるいや両者を補正するようにしている。 In addition, a table is created in which the surface of the sample is divided into vertical and horizontal directions, and pre-measured potentials or capacitances are registered in correspondence with partial areas of each intersection. The first retarding voltage, the second potential, or both are corrected.
また、サンプルの表面にパターンを形成した領域の周囲に溝を帯状に設けて電気的に分離するブラックボーダーの内部のパターンと外部のパターンとを電気的に接続する爪電極を設け、爪電極によりパターンの電位を外部から制御できるようにしている。 In addition, a groove is provided in a band shape around the patterned area on the surface of the sample, and claw electrodes are provided to electrically connect the inner pattern and the outer pattern of the black border, which is electrically isolated. The potential of the pattern can be controlled externally.
また、爪電極の代わりに導電性の連結部を基板の上に形成するようにしている。 Furthermore, a conductive connecting portion is formed on the substrate instead of the claw electrode.
また、サンプルは、絶縁基板の上にパターンを形成するようにしている。 Moreover, the sample is made to form a pattern on an insulating substrate.
本発明は、フォトマスク等の絶縁基板上にパターンが形成されているサンプルにおいて、表面に安定的に所望のリターディング電圧を印加し、高分解能かつ安定な画像を取得できる。 The present invention can stably apply a desired retarding voltage to the surface of a sample having a pattern formed on an insulating substrate such as a photomask, thereby obtaining a high-resolution and stable image.
また、サンプルの表面の電位あるいは容量をリアルタイムに測定し、リターディング電圧あるいはサンプルの表面の電位を制御し、サンプルが移動しても常に安定かつ高分解能の画像を取得できる。 Furthermore, by measuring the potential or capacitance of the sample surface in real time and controlling the retarding voltage or the potential of the sample surface, stable and high-resolution images can always be obtained even if the sample moves.
また、サンプルの表面の電位あるいは容量を、サンプルを縦、横に分割してテーブルに予め登録しておくことにより、サンプルの移動にともにない自動的にリターディング電圧、サンプルの表面の電位を補正し、常に安定かつ高分解能の画像を取得できる。 In addition, by dividing the sample vertically and horizontally and registering the potential or capacitance on the surface of the sample in the table in advance, the retarding voltage and potential on the surface of the sample can be automatically corrected as the sample moves. This allows stable and high-resolution images to be obtained at all times.
図1は、本発明の1実施例構成図を示す。 FIG. 1 shows a configuration diagram of one embodiment of the present invention.
図1において、電子銃1は、電子を発生する公知のものであって、TFE等やLaB6あるいはフィールドエミッターや光電子銃などから電子を発生させるものである。数百から数十KV程度の加速電圧になり、かつ例えば数pAから数100nA程度の電流に成るように、図示外の集束レンズおよびアパチャー等を通して調整した後に、後述する対物レンズ5によってnmオーダーから数百nmオーダーに細く絞った後、サンプル9の表面に照射する。サンプル9の基板(マスク)にバイアス電圧(リターディング電圧8)を加えて、照射エネルギーを最適化あるいは、サンプル9の表面で発生する電子のエネルギー(数百Vないし1KV程度)を最適化する。 In FIG. 1, an electron gun 1 is a known electron gun that generates electrons, such as TFE, LaB6, a field emitter, a photoelectron gun, or the like. After adjusting through a focusing lens and aperture (not shown) so that the accelerating voltage is on the order of several hundred to several tens of KV and the current is, for example, on the order of several pA to several hundred nA, it is After narrowing down to a diameter on the order of several hundred nm, the surface of sample 9 is irradiated. A bias voltage (retarding voltage 8) is applied to the substrate (mask) of the sample 9 to optimize the irradiation energy or the energy of electrons generated on the surface of the sample 9 (about several hundred V to 1 KV).
ブランキング装置2は、電子銃1で発生された電子を高速にオン、オフするものである。 The blanking device 2 turns on and off the electrons generated by the electron gun 1 at high speed.
ブランキングアパチャー3は、ブランキング装置2で偏向された電子を遮断する絞りである。 The blanking aperture 3 is a diaphragm that blocks the electrons deflected by the blanking device 2.
対物アパチャー4は、対物レンズ5に入射する電子を制限するものである。 The objective aperture 4 limits electrons entering the objective lens 5.
対物レンズ5は、電子ビームを細く絞ってサンプル9に照射するためのものである。 The objective lens 5 is used to narrow down the electron beam and irradiate the sample 9 with the electron beam.
偏向装置6は、電子ビームを偏向し、細く絞られた電子ビームをサンプル9の上に2次元走査するものであって、2段偏向系(静電、電磁)である。 The deflection device 6 is a two-stage deflection system (electrostatic, electromagnetic) that deflects the electron beam and scans the sample 9 with the narrowly focused electron beam two-dimensionally.
表面電位・容量検出装置7は、対物レンズ5の先端に設置した中心に穴のある円板状の板であって、サンプル9の表面の電位を測定したり、容量(静電容量)を測定(図示外の装置で電位あるいは容量を測定する)したするための電極である。電極形状は円形でなくても他の形でも構わない。必ずしもセンターにある必要も無く、穴も必要ない。電気容量測定用電極は対物レンズを構成する金属そのものを用いることもできる。 The surface potential/capacitance detection device 7 is a disc-shaped plate with a hole in the center installed at the tip of the objective lens 5, and is used to measure the potential on the surface of the sample 9 and the capacitance (capacitance). This is an electrode for measuring potential or capacitance (with a device not shown). The electrode shape does not have to be circular, but may have other shapes. It doesn't necessarily have to be in the center, nor does it need a hole. The metal itself constituting the objective lens can also be used as the capacitance measuring electrode.
電位・容量検出信号71は、表面電位・容量検出装置7によって検出した信号(表面電位信号、あるいは容量検出信号)であって、当該信号をもとに図示外のパソコンによりサンプル9の表面の電位あるいは容量をリアルタイムに検出するためのものである。表面電位信号の場合にはサンプル9の表面(あるいはリターディング上部電極81)の電位を測定するための信号であって、当該サンプル9の表面(リターディング上部電極81)の電位に対応した微小電位を発生させ、これを増幅してその電位を測定(検出)する公知のものである。容量検出信号の場合には、微小高周波電圧を供給してそのときに流れる電流を検出して容量を算出するための公知のものである。その他、世の中で知られている表面電位、容量測定手段を利用できる。 The potential/capacitance detection signal 71 is a signal (surface potential signal or capacitance detection signal) detected by the surface potential/capacitance detection device 7, and the surface potential of the sample 9 is determined by a personal computer (not shown) based on the signal. Alternatively, it is for detecting capacity in real time. In the case of a surface potential signal, it is a signal for measuring the potential of the surface of the sample 9 (or the retarding upper electrode 81), and is a minute potential corresponding to the potential of the surface of the sample 9 (or the retarding upper electrode 81). This is a well-known method that generates a voltage, amplifies it, and measures (detects) its potential. In the case of the capacitance detection signal, it is a known signal for calculating the capacitance by supplying a minute high frequency voltage and detecting the current flowing at that time. In addition, surface potential and capacitance measuring means known in the world can be used.
リターディング電圧8は、サンプル9に印加するリターディング電圧であって、電子銃1から放出された所定の高圧の電子ビーム、例えば5KVから35KVを500Vないし1KV程度に減速するための減速電圧(この例では5KVから35KVより500Vないし1KVだけ低い減速電圧)である。 The retarding voltage 8 is a retarding voltage applied to the sample 9, and is a deceleration voltage (this In an example, the deceleration voltage is 500V or 1KV lower than 5KV to 35KV).
リターディング上部電極81は、サンプル9の上面の電位を外部に引き出すための電極である。 The retarding upper electrode 81 is an electrode for extracting the potential on the upper surface of the sample 9 to the outside.
リターディング下部電極82は、サンプル9の下面の電位を外部に引き出すための電極である。このリターディング下部電極82には通常、リターディング電圧8が印加される。 The retarding lower electrode 82 is an electrode for extracting the potential of the lower surface of the sample 9 to the outside. A retarding voltage 8 is normally applied to this retarding lower electrode 82 .
絶縁体10は、リターディング下部電極82を電気的に絶縁するものである。 The insulator 10 electrically insulates the retarding lower electrode 82.
サンプル9は、マスクなどのサンプルであって、ここでは、絶縁体10の上に固定し、リターディング電圧8を印加するものであって、リターディング電圧8だけ減速された電子ビームが該サンプル9に照射されることとなり、対物レンズ5において高電圧で微小スポットに絞った後に、該リターディング電圧8で減速し、低エネルギーの電子ビームで該サンプル9を照射してダメージや汚染等を減少させ、かつ高分解能の画像を生成できる。 The sample 9 is a sample such as a mask, and is fixed on an insulator 10 and a retarding voltage 8 is applied to the sample 9. The electron beam decelerated by the retarding voltage 8 is applied to the sample 9. The sample 9 is then irradiated with a low-energy electron beam, which is focused to a minute spot using a high voltage through the objective lens 5 and then decelerated using the retarding voltage 8 to reduce damage and contamination. , and can generate high-resolution images.
XYZステージ11は、サンプル9を固定し、任意の座標(X、Y)更に(Z)に自動的に移動させるステージである。移動は、図示外のレーザ干渉計によりX,Y,更に必要に応じてZ方向に精密にリアルタイムに測定しつつ移動できる。より詳細にはステージ上に絶縁体があり、更にその上にマスクパレットと呼ばれる導体からできたフォトマスク保持機構が存在し、下部電極を兼ねることができる。一方、パレットには別途爪電極が配置されており、そこからフォトマスク上部に電圧を印加できる仕組みとなっている。 The XYZ stage 11 is a stage that fixes the sample 9 and automatically moves it to arbitrary coordinates (X, Y) and further to (Z). The movement can be performed while accurately measuring in real time in the X, Y, and, if necessary, Z directions using a laser interferometer (not shown). More specifically, there is an insulator on the stage, and on top of that there is a photomask holding mechanism called a mask pallet made of a conductor, which can also serve as a lower electrode. On the other hand, a claw electrode is separately placed on the pallet, and a voltage can be applied from there to the top of the photomask.
真空チャンバー12は、サンプル9を固定したXYZステージ11などを真空中に収納する容器である。 The vacuum chamber 12 is a container that houses the XYZ stage 11 on which the sample 9 is fixed, etc. in a vacuum.
真空ポンプ13は、ドライポンプあるいはTMP等の真空チャンバー12を真空に排気するオイルレス真空排気系である。 The vacuum pump 13 is an oil-less evacuation system that evacuates the vacuum chamber 12, such as a dry pump or TMP.
除振装置14は、外部から真空チャンバー12などに振動が伝達されないように除振するものである。 The vibration isolator 14 is for vibration isolation so that vibrations are not transmitted to the vacuum chamber 12 or the like from the outside.
電子検出装置21は、サンプル9に電子ビームを照射して2次元走査したときに放出された2次電子を検出する公知の検出器である。 The electron detection device 21 is a known detector that detects secondary electrons emitted when the sample 9 is irradiated with an electron beam and scanned two-dimensionally.
次に、図1の構成の動作を簡単に説明する。
(1)マスクなどのサンプル9(ホルダに固定されているマスク)をXYZステージ11にロボットで自動搬送して固定する。
(2)フォトマスク上に設けられパターンの設計データに従いレーザ干渉計でリアルタイムにフォトマスクの位置を測定しつつ指示された位置にXYZステージ11を移動させ、サンプル9の所定位置が電子ビームで照射されるようにすると共に、表面電位・容量検出装置7がサンプル9の表面(あるいはリターディング上部電極81)の電位(あるいは容量)をリアルタイムに測定し、基準値(あるいは基準点の値)になるように補正(リターディング電圧8、リターディング上部電極81の電位の一方、あるいは両者を補正)し、サンプル9を移動しても常に該サンプル9の表面の電位が一定になるように補正する。これにより、サンプル9を移動しても該サンプル9の表面は常に同じ電位となり、リターディング電圧8で減速した低加速の電子ビームを該サンプル9に照射しつつ走査し、安定かつ高分解能の2次電子画像等を常に取得することが可能となる。以下順次詳細に説明する。
Next, the operation of the configuration shown in FIG. 1 will be briefly explained.
(1) A sample 9 such as a mask (a mask fixed to a holder) is automatically transported and fixed to the XYZ stage 11 by a robot.
(2) The position of the photomask is measured in real time using a laser interferometer according to the design data of the pattern provided on the photomask, and the XYZ stage 11 is moved to the specified position, and a predetermined position of the sample 9 is irradiated with an electron beam. At the same time, the surface potential/capacitance detection device 7 measures the potential (or capacitance) of the surface of the sample 9 (or the retarding upper electrode 81) in real time, and it becomes the reference value (or the value of the reference point). (correct one or both of the retarding voltage 8 and the potential of the retarding upper electrode 81) so that the potential on the surface of the sample 9 is always constant even when the sample 9 is moved. As a result, even if the sample 9 is moved, the surface of the sample 9 always has the same potential, and the sample 9 is scanned while being irradiated with a low-acceleration electron beam that is decelerated by the retarding voltage 8. This makes it possible to constantly obtain electronic images and the like. A detailed explanation will be given below.
図2は、本発明のサンプル(マスク)の例を示す。図2は代表的なフォトマスクの断面構造を示している。図2の(a)はEUVマスクの構造例を示し、図2の(b)はDUVマスクの構造例を示す。 FIG. 2 shows an example of a sample (mask) of the present invention. FIG. 2 shows the cross-sectional structure of a typical photomask. FIG. 2(a) shows a structural example of an EUV mask, and FIG. 2(b) shows a structural example of a DUV mask.
図2の(a)において、一般にEUVマスクは図示のように、絶縁基板31である超低熱膨張石英の上にMoSi等の導電性反射膜32を設け、その上にパターン33を形成したTa系の吸収層を設けられているため、パターンの形成されている領域は全体的に電気導通があることに特徴がある。 In FIG. 2A, the EUV mask is generally a Ta-based mask in which a conductive reflective film 32 such as MoSi is provided on ultra-low thermal expansion quartz as an insulating substrate 31, and a pattern 33 is formed thereon. Since the absorbing layer is provided, the area where the pattern is formed is characterized by electrical conductivity throughout.
図2の(b)において、図示のDUVマスクの場合には、パターン34の層の下に導電性膜が無い場合があるため、パターン34はしばしばどこにも電気的に接続されていない島状フローティング状態になることがある。このようなマスクは、電子ビームを照射するとチャージで表面電位が変わってしまい、安定かつ高分解能の2次電子画像を取得できなくなってしまう。 In FIG. 2(b), in the case of the illustrated DUV mask, there may be no conductive film under the layer of the pattern 34, so the pattern 34 is often a floating island that is not electrically connected anywhere. condition may occur. When such a mask is irradiated with an electron beam, the surface potential changes due to the charge, making it impossible to obtain a stable and high-resolution secondary electron image.
図3は、本発明のブラックボーダーの例を示す。図3の(a)は側面図を示し、図3の(b)は上面図を示す。 FIG. 3 shows an example of a black border of the present invention. FIG. 3(a) shows a side view, and FIG. 3(b) shows a top view.
図3において、フォトマスク35は、サンプル9の例である。 In FIG. 3 , photomask 35 is an example of sample 9 .
バイアス電極36は、フォトマスク35の裏面に電位を印加するための電極である。 The bias electrode 36 is an electrode for applying a potential to the back surface of the photomask 35.
ブラックボーダー37は、EUV露光装置が発生するフレアの影響を低減するために設けられるが、結果的に囲まれた領域が周囲から電気的に切り離される構造を有するものである。 The black border 37 is provided to reduce the influence of flare generated by the EUV exposure apparatus, and has a structure in which the enclosed area is electrically isolated from the surrounding area.
爪電極38は、バイアス電圧1をフォトマスク35の表面に印加するための電気的に接続する電極である。電極の形状は任意であるが、表面にある絶縁体を突き破るために針状の電極とすることもできる。 The claw electrode 38 is an electrically connected electrode for applying the bias voltage 1 to the surface of the photomask 35 . Although the shape of the electrode is arbitrary, it can also be a needle-shaped electrode in order to break through the insulator on the surface.
バイアス電圧1は、爪電極38(フォトマスク35の表面)に印加する電圧である。 Bias voltage 1 is a voltage applied to claw electrode 38 (surface of photomask 35).
バイアス電圧2は、フォトマスク35の裏面に印加する電圧である。 Bias voltage 2 is a voltage applied to the back surface of photomask 35.
次に、構成を説明する。
(1)図3において、図2の(a)のEUVマスクは既述したように、石英基板の上にMoSi等の反射膜材料を50層程度設けた後に、パターン33を形成するための吸収層を形成したものである。このままであれば、外部から周辺部に電圧印可すればフォトマスク表面全体を目的とする電位にすることが出来る。
(2)しかしながら、EUV露光装置は13.5nmと短波長で多数枚の鏡を利用し光源が必ずしも高性能ではないため、フレアと呼ばれる不具合現象が起こり、目的とする方向以外にも光が飛び散り光源品質が低下する。そのため、隣接する本来露光すべきでない場所にもEUV光が到達し不具合を起こす。これを防止する目的でフォトマスクの主要なパターンが書かれている領域を取り囲むようにブラックボーダー37と呼ばれる電気絶縁境界領域が図示のように、設けられている。
Next, the configuration will be explained.
(1) In FIG. 3, as described above, the EUV mask in FIG. It is made up of layers. If this continues, the entire photomask surface can be brought to the desired potential by applying a voltage to the peripheral area from the outside.
(2) However, because EUV exposure equipment uses multiple mirrors with a short wavelength of 13.5 nm and the light source is not necessarily high-performance, a problem called flare occurs, causing light to scatter in directions other than the intended direction. Light source quality deteriorates. Therefore, the EUV light also reaches adjacent areas that should not be exposed, causing problems. In order to prevent this, an electrically insulating boundary area called a black border 37 is provided as shown in the figure to surround the area where the main pattern of the photomask is written.
ブラックボーダー37と呼ばれる境界は反射層を形成するMoSi導導体を石英ガラス基板まで彫り込んで形成されるため、ブラックボーダー37で囲まれた領域は周辺領域から電気的に切り離され絶縁体状態になる。 Since the boundary called the black border 37 is formed by carving the MoSi conductor forming the reflective layer down to the quartz glass substrate, the area surrounded by the black border 37 is electrically separated from the surrounding area and becomes an insulator.
絶縁状態に成ってしまうと、マスク表面周辺から電圧印可しても絶縁体で囲まれた領域は所望の電位には成らない。また、SEM等電子ビームを照射して観察する場合に、観察箇所に電荷が徐々に蓄積し画像が変質してしまう。それを避けるために本発明では該図3に示したようにブラックボーダー37で囲まれた領域にも通電するための特別な爪電極38を設ける。これによりマスクの周辺部と内部は導通が起こりチャージを逃がし同じ表面電位にすることが出来る。この際に利用する爪電極38は出来るだけ薄くて、平らな構造体とし、かつ表面にはテフロン(登録商標)などの絶縁耐圧の高い絶縁体を被覆して対向する対物レンズ5(対物レンズ5との間の距離は数mm程度(例えば3mm))との間で放電が起こらないようにする。爪電極38は1つだけでなくフォトマスクの周辺部に複数設けても良い。また、ブラックボーダーで仕切られた絶縁領域が複数存在することもあるため、複数設けた爪電極38に印加する電圧はそれぞれ独立に制御できるように成っていても良い。更にはブラックボーダー内外に独立した電圧が印加できるようにすることが望ましい。 If the mask becomes insulated, the region surrounded by the insulator will not reach the desired potential even if a voltage is applied from around the mask surface. Furthermore, when observing by irradiating an electron beam such as with an SEM, electric charge gradually accumulates at the observation point, resulting in deterioration of the image. In order to avoid this, the present invention provides a special claw electrode 38 for energizing the area surrounded by the black border 37 as shown in FIG. 3. As a result, conduction occurs between the periphery and the inside of the mask, allowing charge to escape and making it possible to maintain the same surface potential. The claw electrode 38 used at this time has a structure as thin and flat as possible, and its surface is coated with an insulator with high dielectric strength such as Teflon (registered trademark). The distance between the two is approximately several mm (for example, 3 mm) to prevent discharge from occurring. Not only one claw electrode 38 but also a plurality of claw electrodes 38 may be provided around the photomask. Furthermore, since there may be a plurality of insulating regions separated by black borders, the voltages applied to the plurality of claw electrodes 38 may be independently controlled. Furthermore, it is desirable to be able to apply independent voltages inside and outside the black border.
図4は、本発明のブラックボーダーの例を示す。 FIG. 4 shows an example of a black border of the present invention.
図4において、ブラックボーダー41は、既述したように、反射層を形成するMoSi導導体を石英ガラス基板まで彫り込んで形成されたものである。 In FIG. 4, the black border 41 is formed by carving the MoSi conductor forming the reflective layer into the quartz glass substrate, as described above.
周辺領域42は、ブラックボーダー41で電気的に分離された周辺の領域である。 The peripheral region 42 is a peripheral region electrically separated by the black border 41.
測定対象領域43は、ブラックボーダー41で分離された測定対象の領域である。 The measurement target area 43 is a measurement target area separated by a black border 41.
連結部44は、測定対象領域43と、ブラックボーダー41で電気的に分離された周辺領域42とを電気的に接続するために形成された導電性の部分である。 The connecting portion 44 is a conductive portion formed to electrically connect the measurement target region 43 and the peripheral region 42 electrically separated by the black border 41.
次に、図4を詳細に説明する。
(1)図4において、ブラックボーダー自身は実際に形成されるパターンサイズと比較して非常に大きなサイズを有している。そこで、ブラックボーダー41の性能が制限されない程度にボーダーの一部分を残して周辺と内側の領域がどこかで接続されているパターン(連結部44)を形成する。このようにすれば、ブラックボーダー41で仕切られたマスク周辺部と内部は電気的な導通が起こるため2つの領域の電位を同じにすることが出来る。また、電子ビーム照射によって生じた電荷を逃がすことが可能となり、チャージアップ現象で画像が乱れることも無くなる。爪電極による電圧印可はマスク外周部の領域に対して行えば十分となる。
(2)一方、必ずしも上記パターン(連結部44)の形成が可能でない場合もある。その時はブラックボーダー41にマスク修正に使用するFIBや電子ビームマスク修正装置等でEUV光を吸収する性質を持つTaやWなどの導電性材料で配線を形成して導通を取ることも出来る。導通個所は複数取ることができる。マスク修正装置では立体に配線を形成することも出来るのでブラックボーダー41を跨いで配線することは容易である。これによりブラックボーダー41で仕切られた領域は外周部とつながり、外周部には外部から電極を接触することによって導通を取ることが可能となり、マスク表面はどこも所望の電位となり、かつEUVマスクがチャージアップするのを防止できる。
Next, FIG. 4 will be explained in detail.
(1) In FIG. 4, the black border itself has a very large size compared to the pattern size actually formed. Therefore, a pattern (connecting portion 44) is formed in which the periphery and the inner region are connected somewhere, leaving a portion of the border to such an extent that the performance of the black border 41 is not limited. In this way, electrical continuity occurs between the peripheral part of the mask partitioned by the black border 41 and the inside, so that the potentials of the two regions can be made the same. Furthermore, it becomes possible to release charges generated by electron beam irradiation, and image distortion due to charge-up phenomenon is eliminated. It is sufficient to apply voltage using the claw electrodes to the area around the outer periphery of the mask.
(2) On the other hand, it may not always be possible to form the above pattern (connecting portion 44). At that time, conduction can be established by forming wiring on the black border 41 using a conductive material such as Ta or W that has the property of absorbing EUV light using an FIB used for mask modification, an electron beam mask modification device, or the like. Multiple conduction points can be taken. Since the mask correction device can also form wiring three-dimensionally, wiring across the black border 41 is easy. As a result, the area partitioned by the black border 41 is connected to the outer periphery, and conduction can be established by contacting the outer periphery with an electrode from the outside.The mask surface has the desired potential everywhere, and the EUV mask is charged. You can prevent it from uploading.
図5は、本発明の表面電位の模式説明図を示す。 FIG. 5 shows a schematic illustration of the surface potential of the present invention.
図5において、C1は、対物レンズ5の下面と、マスクの表面(リターディング上部電極81)との間の容量を表す。 In FIG. 5, C1 represents the capacitance between the lower surface of the objective lens 5 and the surface of the mask (retarding upper electrode 81).
C2は、マスクの表面(リターディング上部電極81)と、バイアス電極(リターディング下部電極82)との間の容量を表す。 C2 represents the capacitance between the mask surface (retarding upper electrode 81) and the bias electrode (retarding lower electrode 82).
Eは、リターディング電圧8を表す。 E represents the retarding voltage 8.
次に動作を説明する。
(1)図5において、電子ビーム検査装置内に置かれたブラックボーダーで絶縁状態に仕切られた内部領域、あるいはフローティング状態にあるDUVフォトマスク表面に生じる電位が決まる原理を模式的に表したものである。フォトマスクは必ずしもEUVマスクの様に導電性反射層を持たないため表面全体が導通しているとは限らない、その場合フローティング領域の外部電圧を基板下部電極から印加した場合の表面電位は電気容量的に決まる。フォトマスク表面(サンプル9の表面)に対向して電子ビーム検査装置チャンバー内部では金属でできた対物レンズ5が存在する。フォトマスク表面と対物レンズ5は近い距離にあるため、2つの金属電極が存在しているのと同じになり大きな電気容量C1を形成する。一方、フォトマスク表面とフォトマスク裏面との間には石英等の誘電体が存在するためフォトマスク表面のパターンとフォトマスク下部電極82との間で大きな電気容量C2を形成する。
Next, the operation will be explained.
(1) In Fig. 5, this is a schematic representation of the principle that determines the potential generated on the internal area partitioned in an insulated state by a black border placed inside the electron beam inspection equipment, or on the surface of a DUV photomask in a floating state. It is. A photomask does not necessarily have a conductive reflective layer like an EUV mask, so the entire surface is not necessarily electrically conductive. In that case, when an external voltage is applied to the floating region from the bottom electrode of the substrate, the surface potential is equal to the capacitance. Determined. Opposing the photomask surface (the surface of sample 9), there is an objective lens 5 made of metal inside the electron beam inspection apparatus chamber. Since the photomask surface and the objective lens 5 are close to each other, it is equivalent to the presence of two metal electrodes, and a large electric capacitance C1 is formed. On the other hand, since a dielectric material such as quartz exists between the front surface of the photomask and the back surface of the photomask, a large capacitance C2 is formed between the pattern on the front surface of the photomask and the lower electrode 82 of the photomask.
従って、その中間にあるフォトマスク表面の電位は2つの容量の大きさの比で凡そ決定される。
(2)測定中にフォトマスクがXYZステージ11によって移動すると対物レンズ5との距離や周辺部材からの距離が変化するため、前述の測定系の持つ容量C1が変化する。この変化につれて基板に加えたバイアス電圧(リターディング電圧8)は分配されるため、同じ電圧を印加した場合、表面電位はXYZステージ11の移動とともに変化する。つまり、一定のリターディング電圧をかけたまま測定を行うと場所によって基板表面に生じているバイアス電位が異なるため全く異なった測定を行っていることに成ったり、表面電位に敏感な測定装置の場合、最悪像を結ばなくなったり、像を結ぶ位置が変動したりして測定が不安定に成る。
(3)したがって、マスク表面の電位(容量C1と容量C2で分配される電位)がXYZステージ11が移動しても常に一定になるようにバイアス電極の電位(リターディング電圧8)あるいはマスク表面の電位(第1の電位)を補正し、当該マスク表面の電位が一定になるように自動制御すれば、XYZステージを移動させてもマスク表面の電位は一定になり、安定かつ高分解能の2次電子画像を取得することが可能となる。
Therefore, the potential of the photomask surface located in the middle is approximately determined by the ratio of the sizes of the two capacitances.
(2) When the photomask is moved by the XYZ stage 11 during measurement, the distance to the objective lens 5 and the distance from peripheral members change, so the capacitance C1 of the measurement system described above changes. The bias voltage (retarding voltage 8) applied to the substrate is distributed as this changes, so if the same voltage is applied, the surface potential changes as the XYZ stage 11 moves. In other words, if a measurement is performed with a constant retarding voltage applied, the bias potential generated on the substrate surface differs depending on the location, resulting in a completely different measurement being taken. In the worst case, the image may not be formed or the position where the image is formed may fluctuate, making measurement unstable.
(3) Therefore, the potential of the bias electrode (retarding voltage 8) or the potential of the mask surface is adjusted so that the potential of the mask surface (potential distributed between capacitance C1 and capacitance C2) is always constant even if the XYZ stage 11 moves. If the potential (first potential) is corrected and automatically controlled so that the potential on the mask surface remains constant, the potential on the mask surface will remain constant even if the XYZ stage is moved, resulting in a stable and high-resolution secondary It becomes possible to acquire electronic images.
図6は、本発明のマスクの容量・電位のマップテーブル例を示す。 FIG. 6 shows an example of a capacitance/potential map table of the mask of the present invention.
図6の(a)は容量マップテーブルの例を示し、図6の(b)は表面電位マップテーブルの例を示す。 FIG. 6(a) shows an example of a capacitance map table, and FIG. 6(b) shows an example of a surface potential map table.
図6の(a)は、XYZステージ11(あるいはマスク)をX方向にi個に分割、Y方向にj個に分割してその交点の位置(i,j)の容量C1(i,j)を測定して登録したものである。 (a) of FIG. 6 shows that the XYZ stage 11 (or mask) is divided into i parts in the X direction and j parts in the Y direction, and the capacitance C1 (i, j) at the intersection position (i, j) is calculated. It was measured and registered.
図6の(b)は、XYZステージ11(あるいはマスク)をX方向にi個に分割、Y方向にj個に分割してその交点の位置(i,j)の電位V(i,j)を測定して登録したものである。 (b) of FIG. 6 shows the potential V(i, j) at the intersection position (i, j) of the XYZ stage 11 (or mask) divided into i parts in the X direction and j parts in the Y direction. It was measured and registered.
ここで、容量C1、電位Vは次のようにして測定する。
(1)サンプル表面電位V:サンプル表面電位Vを知る方法は色々存在する。市販されている種々の原理、形式の表面電位計を用いて表面電位を知ることが出来る。表面電位計を対物レンズ5の先端部に配置してマスクの測定箇所の電位を測定出来る。測定した電位が一定の値に成るようにXYZステージ11で移動中あるいは停止中に基板に印可する電圧(図1のリターディング電圧8あるいはリターディング上部電極81の電位)を自動的に調節する。
(2)対物レンズとサンプル表面に生じる電気容量を測定しても同様の結果が得られる。XY座標上のある特定の座標において容量を測定する。XYZステージ11によってサンプル9を移動させ容量を測定する。容量差は表面電位の変化を表すため容量の変化分だけサンプル9に与える電圧(図1のリターディング電圧8あるいはリターディング上部電極81の電位)を変更し表面電位が実質的に所望の値に成るように調節する。
(3)電子ビームを実際に照射して発生する2次電子のエネルギーを調べることで表面電位Vを知ることも出来る。具体的には2次電子検出装置の表面にメッシュグリッド等を設けて所定の電圧を印加し、メッシュを通過して検出される2次電子の量を調べることで2次電子のエネルギーを調べられる。グリッド電圧を変えることでエネルギー分布が分かり結果的に2次電子のエネルギーシフトの素と成っているサンプル表面電位Vの変化が検出できる。測定値の変化が無くなるように基板に印加するバイアス電圧(図1のリターディング電圧8あるいはリターディング上部電極81の電位)を自動調整することで表面電位を所望の値に保つことが出来る。
(4)以上のようにして求めたXYZステージ11の移動に伴う表面電位変化あるいは容量変化は特定の装置に対して固有の量であり、装置内部を変更しない限り一定である。
Here, the capacitance C1 and the potential V are measured as follows.
(1) Sample surface potential V: There are various methods of determining the sample surface potential V. Surface potential can be determined using commercially available surface electrometers with various principles and types. A surface electrometer can be placed at the tip of the objective lens 5 to measure the potential at the measurement location on the mask. The voltage applied to the substrate (the retarding voltage 8 in FIG. 1 or the potential of the retarding upper electrode 81) while the XYZ stage 11 is moving or stopped is automatically adjusted so that the measured potential becomes a constant value.
(2) Similar results can be obtained by measuring the capacitance generated between the objective lens and the sample surface. The capacitance is measured at a certain coordinate on the XY coordinates. The sample 9 is moved by the XYZ stage 11 and the capacitance is measured. Since the capacitance difference represents a change in surface potential, the voltage applied to the sample 9 (the retarding voltage 8 in FIG. 1 or the potential of the retarding upper electrode 81) is changed by the amount of the change in capacitance, so that the surface potential becomes substantially the desired value. Adjust so that it is.
(3) The surface potential V can also be determined by actually irradiating an electron beam and examining the energy of secondary electrons generated. Specifically, the energy of secondary electrons can be investigated by installing a mesh grid etc. on the surface of the secondary electron detection device, applying a predetermined voltage, and examining the amount of secondary electrons detected after passing through the mesh. . By changing the grid voltage, the energy distribution can be determined, and as a result, changes in the sample surface potential V, which is the source of the energy shift of secondary electrons, can be detected. The surface potential can be maintained at a desired value by automatically adjusting the bias voltage applied to the substrate (the retarding voltage 8 in FIG. 1 or the potential of the retarding upper electrode 81) so that there is no change in the measured value.
(4) The surface potential change or capacitance change resulting from the movement of the XYZ stage 11 determined as described above is an amount specific to a specific device, and remains constant unless the inside of the device is changed.
従って一度、XYZステージ移動に伴う表面電位Vの変化あるいは容量変化のデータを取得して登録すれば、以降は位置座標を入力することで補正量を推定できるようになる。そこで、そのような測定点座標XYに対応した表面電位あるいは容量変化のデータを図6の(b)、(a)に示すようにマップテーブルとして記憶装置に記憶し、実際の測定時にはそのマップテーブルをもとにマスク(サンプル9)に印可する電圧を自動調節することにより表面電位を所望の値に一定に保つことが出来る。 Therefore, once data on changes in surface potential V or changes in capacitance due to XYZ stage movement is acquired and registered, the amount of correction can be estimated by inputting position coordinates. Therefore, data of surface potential or capacitance change corresponding to such measurement point coordinates XY is stored in a storage device as a map table as shown in (b) and (a) of FIG. 6, and the map table is used during actual measurement. By automatically adjusting the voltage applied to the mask (sample 9) based on , the surface potential can be kept constant at a desired value.
図7は、本発明のマスク表面電位設定フローチャートを示す。 FIG. 7 shows a flowchart for setting the mask surface potential of the present invention.
図7において、S1は、XYステージを移動させる。ここでは、移動位置の座標(Xi,Yj)とする。 In FIG. 7, S1 moves the XY stage. Here, it is assumed that the coordinates of the movement position are (Xi, Yj).
S2は、表面電位あるいは容量を測定する。これは、XYステージを座標(i,j)に移動させた状態で、対物レンズ5に対向するマスクの表面の電位Vijを測定、あるいは対物レンズ5と対向するマスクの表面との間の容量Cijを測定する。 S2 measures surface potential or capacitance. This can be done by measuring the potential Vij on the surface of the mask facing the objective lens 5 while moving the XY stage to coordinates (i, j), or by measuring the capacitance Cij between the objective lens 5 and the surface of the mask facing the objective lens 5. Measure.
S3は、補正値を計算する。これは、S2で測定した表面電位Vijあるいは容量Cijをもとに、基準値、特定場所の電位(容量)、任意の規定値のいずれかに一致するように補正値を計算する。 S3 calculates a correction value. In this process, a correction value is calculated based on the surface potential Vij or capacitance Cij measured in S2 so as to match the reference value, the potential (capacitance) at a specific location, or an arbitrary specified value.
S4は、印加電圧を設定する。これは、図1のリターディング下部電極82あるいはリターディング上部電極81の電位を所定値に設定し、表面電位あるいは容量が常に一定になるように補正する。 S4 sets the applied voltage. This is done by setting the potential of the retarding lower electrode 82 or the retarding upper electrode 81 in FIG. 1 to a predetermined value, and correcting it so that the surface potential or capacitance is always constant.
S5は、測定終了か判別する。YESの場合には終了する。NOの場合には、S1以降を繰り返す。 In S5, it is determined whether the measurement is completed. If YES, the process ends. If NO, repeat S1 and subsequent steps.
以上によって、XYZステージ11を移動する毎に表面電位あるいは容量を測定し、常に一定になるように補正(図1のリターディング下部電極82あるいはリターディング上部電極81の電位を補正)することにより、マスク(サンプル9)の表面電位を一定に保持することができ、安定かつ高分解能の2次電子画像を取得することが可能となる。リアルタイムに補正する場合には、任意の測定点において表面電位や容量を測定し印加するリターディング電圧値を補正することができる。 As described above, by measuring the surface potential or capacitance every time the XYZ stage 11 is moved and correcting it so that it is always constant (correcting the potential of the retarding lower electrode 82 or the retarding upper electrode 81 in FIG. 1), The surface potential of the mask (sample 9) can be kept constant, making it possible to obtain stable and high-resolution secondary electron images. When correcting in real time, the surface potential and capacitance can be measured at any measurement point and the applied retarding voltage value can be corrected.
図8は、本発明のマスク表面電位設定フローチャート(その2)を示す。図8は、図7のリアルタイムに表面電位、容量を測定する代わりに、予め測定して登録した図6の(b)表面電位マップテーブルあるいは図6の(a)容量位マップテーブルからマスクの座標における表面電位、容量を読み出し、補正したものである。 FIG. 8 shows a mask surface potential setting flowchart (Part 2) of the present invention. 8 shows the coordinates of the mask from the (b) surface potential map table in FIG. 6 or (a) capacitance map table in FIG. 6, which are measured and registered in advance, instead of measuring the surface potential and capacitance in real time as in FIG. The surface potential and capacitance were read out and corrected.
図8において、S11は、XYステージを移動させる。ここでは、移動位置は座標(Xi,Yj)とする。 In FIG. 8, S11 moves the XY stage. Here, the moving position is assumed to be coordinates (Xi, Yj).
S12は、補正値を読み出す。これは、上述したように、予め登録した図6の(b)表面電位マップテーブルあるいは図6の(a)容量位マップテーブルからマスクの座標における表面電位あるいは容量を読み出す。テーブルに一致する座標がないときはその近傍の複数の座標の値(電位あるいは容量)を読み出し S12 reads the correction value. As described above, the surface potential or capacitance at the coordinates of the mask is read from the surface potential map table (b) in FIG. 6 or the capacitance map table (a) in FIG. 6 which are registered in advance. If there is no matching coordinate in the table, read out the values (potential or capacitance) of multiple coordinates in the vicinity.
S13は、補正値を計算する。これは、S12で読みだした表面電位Vijあるいは容量Cijをもとに、基準値、特定場所の電位(容量)、任意の規定値のいずれかに一致するように補正値を計算する。 S13 calculates a correction value. This calculates a correction value based on the surface potential Vij or capacitance Cij read in S12 so as to match the reference value, the potential (capacitance) at a specific location, or an arbitrary specified value.
S14は、印加電圧を設定する。これは、図1のリターディング下部電極82あるいはリターディング上部電極81の電位を所定値に設定し、表面電位あるいは容量が常に一定になるように補正する。 S14 sets the applied voltage. This is done by setting the potential of the retarding lower electrode 82 or the retarding upper electrode 81 in FIG. 1 to a predetermined value, and correcting it so that the surface potential or capacitance is always constant.
S15は、測定終了か判別する。YESの場合には終了する。NOの場合には、S11以降を繰り返す。 In S15, it is determined whether the measurement is completed. If YES, the process ends. If NO, repeat S11 and subsequent steps.
以上によって、XYZステージ11を移動する毎に予め登録したテーブルから表面電位あるいは容量を読み出し、常に一定になるように補正(図1のリターディング下部電極82あるいはリターディング上部電極81の電位を補正)することにより、マスク(サンプル9)の表面電位を一定に保持することができ、安定かつ高分解能の2次電子画像を取得することが可能となる。尚、Z軸高さは電気容量値に影響を与えるため、高さを所望の一定の高さ(サンプル表面と対物レンズとの距離)にするように自動制御することが望ましい。 As described above, each time the XYZ stage 11 is moved, the surface potential or capacitance is read out from the table registered in advance and corrected so that it is always constant (the potential of the retarding lower electrode 82 or the retarding upper electrode 81 in FIG. 1 is corrected). By doing so, the surface potential of the mask (sample 9) can be kept constant, and a stable and high-resolution secondary electron image can be obtained. Note that since the Z-axis height affects the capacitance value, it is desirable to automatically control the height to a desired constant height (distance between the sample surface and the objective lens).
図9は、本発明の他の実施例構成図を示す。図9はマルチ電子ビーム検査装置の外観図を示す。マルチ電子ビーム検査装置は一度に複数の電子ビームをサンプル9に面状に照射してサンプル9に生じた2次電子を再加速して像を結ぶことにより超高速に2次元の画像取得が実現できる装置である。この装置ではサンプル9の表面に発生した2次電子を均一に加速することが非常に重要で、表面電位がばらつくとビームスプリッター541の動作に障害が起こり所望の位置に像を結ばなくなるため、表面電位の制御は非常に重要である。 FIG. 9 shows a configuration diagram of another embodiment of the present invention. FIG. 9 shows an external view of the multi-electron beam inspection device. The multi-electron beam inspection device irradiates the sample 9 with multiple electron beams at once in a planar manner, re-accelerates the secondary electrons generated in the sample 9, and forms an image, thereby achieving ultra-high-speed two-dimensional image acquisition. This is a device that can do this. In this device, it is very important to uniformly accelerate the secondary electrons generated on the surface of the sample 9. If the surface potential varies, the operation of the beam splitter 541 will be impaired and an image will not be focused on the desired position. Control of potential is very important.
一般に検査装置は高速大量に測定するため、通常のSEMやレビュー装置の様にステップバイステップで移動することもあれば、XYZステージ11は連続的に移動させる場合がある。そのような場合でも本発明は利用することが出来る。具体的には以下の様である。
(1)ステップバイステップの場合はステップごとに補正値をマップ(図6参照)として持てばよい。一方、連続的にステージ11が移動する場合は次のようにする。例えば、図6に示したようにフォトマスクの領域を100等分程度に分割しそれぞれの領域の中心座標におけるサンプル9の表面電位あるいは容量を測定する。それをマップ(図6参照)として記憶する。表面電位あるいは容量値はフォトマスクの移動に伴いなだらかに変化する性質があるので、直接測定出来ない座標における補正値を補間によって推定することが出来る。
(2)例えば、レーザ干渉計から出力される測定点座標とマップのデータを用いて図6のテーブルには無い中間座標に対しては最小二乗法、スプライン、ラグランジュ補間等補間計算あるいはガウシャンフィルター等の2次元重み付け演算を行って測定点座標における表面電位あるいは容量を推定することが出来る。この値から任意の座標における補正値を推定できる。連続にステージを移動する際に測定点のXYZ座標を取り込みリアルタイムで補正を行う。
(3)一方、測定対象領域の大局的な実質的に印可されているリターディング電位は前述の原理によって決定されるが、さらに局所的な容量変化を考慮する場合には、フォトマスク上に書かれるパターン設計データ(GDI等のCADデータ)を用いて対物レンズ55の直下の容量形成に寄与するパターンの面積を計算し、容量を算出することで表面電位を推定することが出来る。このように推定された容量から補正量を計算して制御(リターディング上部電極81あるいはリターディング下部電極82の電位を制御)すれば、サンプル9の表面の測定点の電位を所望の値にすることが出来る。
In general, inspection devices perform high-speed, large-volume measurements, so they may move step-by-step like a normal SEM or review device, or the XYZ stage 11 may move continuously. The present invention can be used even in such cases. Specifically, it is as follows.
(1) In the case of step-by-step, it is sufficient to have the correction values for each step as a map (see FIG. 6). On the other hand, when the stage 11 moves continuously, the following procedure is performed. For example, as shown in FIG. 6, the area of the photomask is divided into about 100 equal parts, and the surface potential or capacitance of the sample 9 at the center coordinates of each area is measured. It is stored as a map (see FIG. 6). Since the surface potential or capacitance value has the property of changing gently as the photomask moves, correction values at coordinates that cannot be directly measured can be estimated by interpolation.
(2) For example, using the measurement point coordinates and map data output from the laser interferometer, interpolation calculations such as least squares method, spline, Lagrangian interpolation, etc., or Gaussian filter can be used for intermediate coordinates that are not in the table in Figure 6. It is possible to estimate the surface potential or capacitance at the measurement point coordinates by performing two-dimensional weighting calculations such as the following. A correction value at any coordinate can be estimated from this value. When the stage is continuously moved, the XYZ coordinates of the measurement point are captured and correction is performed in real time.
(3) On the other hand, the global retarding potential applied to the measurement target area is determined by the above-mentioned principle, but when considering local capacitance changes, it is necessary to The surface potential can be estimated by calculating the area of the pattern that contributes to capacitance formation directly under the objective lens 55 using pattern design data (CAD data such as GDI), and calculating the capacitance. By calculating and controlling the correction amount from the capacitance estimated in this way (controlling the potential of the retarding upper electrode 81 or the retarding lower electrode 82), the potential of the measurement point on the surface of the sample 9 can be set to a desired value. I can do it.
1:電子銃
2:ブランキング装置
3:ブランキングアパチャー
4:対物アパチャー
5:対物レンズ
6:偏向装置
7:表面電位・容量検出装置
71:電位・容量検出信号
8:リターディング電圧
81:リターディング上部電極
82:リターディング下部電極
83:第1の電位
9:サンプル
10:絶縁体
11:XYZステージ
12:真空チャンバー
13:真空ポンプ
14:除振装置
21:電子顕出送致
31:絶縁基板
32:導電性反射層
33:吸収層(パターン)
34:パターン
35:フォトマスク
36:バイアス電極
37:ブラックボーダー
38:爪電極
41:ブラックボーダー
42:周辺領域
43:測定対象領域
44:連結部
1: Electron gun 2: Blanking device 3: Blanking aperture 4: Objective aperture 5: Objective lens 6: Deflection device 7: Surface potential/capacitance detection device 71: Potential/capacitance detection signal 8: Retarding voltage 81: Retarding Upper electrode 82: Retarding lower electrode 83: First potential 9: Sample 10: Insulator 11: XYZ stage 12: Vacuum chamber 13: Vacuum pump 14: Vibration isolator 21: Electron emission transport 31: Insulating substrate 32: Conductive reflective layer 33: absorption layer (pattern)
34: Pattern 35: Photomask 36: Bias electrode 37: Black border 38: Claw electrode 41: Black border 42: Peripheral area 43: Measurement target area 44: Connection part
Claims (5)
高加速電圧の電子ビームを発生する電子銃と、
前記電子銃で発生された高加速電圧の電子ビームを、細く絞ってサンプルに照射させる対物レンズと、
前記対物レンズで細く絞られた電子ビームを前記サンプルの表面に2次元走査する偏向系と、
前記サンプルにリターディング電圧を印加するリターディング電圧印加装置と、
前記サンプルの表面の電位あるいは容量を検出する、前記対物レンズの先端に、該サンプルに対向して配置して該サンプルの測定箇所の表面の電位あるいは容量を検出する検出装置と、
前記検出装置で検出されたサンプルの表面の電位あるいは容量をもとに、該サンプルの表面の電位が一定になるように前記リターディング電圧を補正する補正装置と、
前記サンプルの表面にパターンを形成した領域の周囲に溝を帯状に設けて電気的に分離するブラックボーダーの内部のパターンと周辺領域とを電気的に接続する、前記内部のパターンの電位を外部から制御する爪電極、あるいは前記内部のパターンの電位を外部から制御する前記サンプルの基板上に設けた導電性の連結部と
を備えることを特徴とするリターディング電圧を用いた電子線検査装置。 In an electron beam inspection system that applies a retarding voltage to a sample and irradiates it with a high-speed electron beam at a low speed to generate a high-resolution image,
an electron gun that generates an electron beam with high acceleration voltage;
an objective lens that narrows and irradiates the sample with a high acceleration voltage electron beam generated by the electron gun;
a deflection system that two-dimensionally scans the surface of the sample with an electron beam narrowed by the objective lens;
a retarding voltage application device that applies a retarding voltage to the sample;
a detection device that detects the potential or capacitance of the surface of the sample and is disposed at the tip of the objective lens facing the sample to detect the potential or capacitance of the surface of the measurement point of the sample;
a correction device that corrects the retarding voltage based on the potential or capacitance of the surface of the sample detected by the detection device so that the potential of the surface of the sample is constant;
A groove is provided in a belt shape around the patterned area on the surface of the sample to electrically connect the pattern inside the black border and the surrounding area , and the potential of the internal pattern is applied from the outside. An electron beam inspection device using a retarding voltage, comprising a claw electrode for controlling, or a conductive connecting portion provided on the substrate of the sample for controlling the potential of the internal pattern from the outside.
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---|---|---|---|---|
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JP2010251338A (en) | 2010-08-11 | 2010-11-04 | Hitachi High-Technologies Corp | Charged particle beam device |
US20150102220A1 (en) | 2011-05-20 | 2015-04-16 | Hermes Microvision Inc. | Method and system for inspecting an euv mask |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JP2001052642A (en) | 1999-08-11 | 2001-02-23 | Toshiba Corp | Scanning electron microscope and micro-pattern measuring method |
JP2010251338A (en) | 2010-08-11 | 2010-11-04 | Hitachi High-Technologies Corp | Charged particle beam device |
US20150102220A1 (en) | 2011-05-20 | 2015-04-16 | Hermes Microvision Inc. | Method and system for inspecting an euv mask |
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