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KR101753669B1 - Method for pattern measurement, method for setting device parameters of charged particle radiation device, and charged particle radiation device - Google Patents

Method for pattern measurement, method for setting device parameters of charged particle radiation device, and charged particle radiation device Download PDF

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KR101753669B1
KR101753669B1 KR1020157017624A KR20157017624A KR101753669B1 KR 101753669 B1 KR101753669 B1 KR 101753669B1 KR 1020157017624 A KR1020157017624 A KR 1020157017624A KR 20157017624 A KR20157017624 A KR 20157017624A KR 101753669 B1 KR101753669 B1 KR 101753669B1
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pattern
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마코토 스즈키
사토루 야마구치
게이 사카이
미키 이사와
사토시 다카다
가즈히사 하스미
마사미 이코타
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가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
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Abstract

본 발명은, DSA 기술에 의해 형성된 패턴을, 고정밀도로 측정, 검사할 수 있는 패턴 측정법, 및 하전 입자선 장치의 제공을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위한 일 태양으로서 이하에, 자기 조직화 리소그래피 기술에 이용되는 고분자 화합물에 대하여, 하전 입자를 조사해서 당해 고분자 화합물을 형성하는 복수의 폴리머 중, 특정한 폴리머를 다른 폴리머에 대하여 크게 수축시킨 후에, 당해 다른 폴리머를 포함하는 영역에 하전 입자 빔의 주사에 의해 얻어지는 신호에 의거하여, 상기 다른 폴리머의 복수의 에지 간의 치수 측정을 행하는 패턴 측정 방법, 또는 당해 측정을 실현하는 하전 입자선 장치를 제안한다.An object of the present invention is to provide a pattern measuring method and a charged particle beam apparatus capable of measuring and inspecting a pattern formed by the DSA technique with high precision. In order to achieve the above object, a polymer compound used in a self-organizing lithography technique is one in which a specific polymer is shrunk to a large extent from other polymers among a plurality of polymers forming the polymer compound by irradiating charged particles A pattern measuring method for measuring the dimension between a plurality of edges of the other polymer on the basis of a signal obtained by scanning a charged particle beam on a region containing the other polymer or a charged particle beam apparatus for realizing the measurement I suggest.

Description

패턴 측정 방법, 하전 입자선 장치의 장치 조건 설정 방법, 및 하전 입자선 장치{METHOD FOR PATTERN MEASUREMENT, METHOD FOR SETTING DEVICE PARAMETERS OF CHARGED PARTICLE RADIATION DEVICE, AND CHARGED PARTICLE RADIATION DEVICE}Technical Field [0001] The present invention relates to a method of measuring a pattern, a method of setting a device condition of a charged particle beam device, and a charged particle beam device, and a charged particle beam device,

본 발명은, 패턴 측정 방법 및 하전 입자선 장치에 관계되며, 특히 자기(自己) 조직화 리소그래피에 이용되는 고분자 화합물의 측정에 적합한 패턴 측정 방법, 및 하전 입자선 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pattern measuring method and a charged particle beam apparatus, and more particularly, to a pattern measuring method and a charged particle beam apparatus suitable for measuring a polymer compound used for self-organizing lithography.

최근의 반도체 디바이스는 미세화 패턴의 생성을 위해, DSA(Directed Self-Assembly)법을 이용한 에칭용 마스크 패턴의 형성이 검토되고 있다. DSA법에서는, 2종류의 폴리머를 연결 내지 혼합한 복합 폴리머재의 자기 정렬 특성을 이용한다. 특허문헌 1에는 DSA 기술에 의해 형성된 패턴을 주사 전자 현미경에 의해 관찰한 예나 패턴의 치수 측정을 행하는 예가 설명되어 있다.In recent semiconductor devices, the formation of a mask pattern for etching using a Directed Self-Assembly (DSA) method has been studied for generating a finer pattern. In the DSA method, a self-alignment property of a composite polymer material in which two kinds of polymers are connected or mixed is used. Patent Document 1 describes an example in which a pattern formed by the DSA technique is observed by a scanning electron microscope or an example in which a dimension of a pattern is measured.

주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope:SEM)으로 대표되는 미세한 패턴의 측정이나 검사 가능한 하전 입자선 장치는, DSA 기술의 발전에 있어서도 중요한 역할을 맡을 것으로 예상된다. 특허문헌 2, 3에는 시료를 대전시켜, 시료의 특징을 현재화(顯在化)한 후에 시료를 관찰하는 방법이 설명되어 있다.It is expected that a charged particle beam device capable of measuring and inspecting fine patterns represented by a scanning electron microscope (SEM) will play an important role in the development of DSA technology. Patent Documents 2 and 3 describe a method of charging a sample and observing the sample after the characteristics of the sample are visualized.

또한, 특허문헌 4에는, 전자 현미경에 의한 패턴 측정을 행할 경우에, 복수의 화상 데이터를 적산(積算)해서 화상을 형성함과 함께, 당해 적산 대상이 되는 프레임의 수를 패턴 인식이 가능한지의 여부의 판단에 의거하여, 자동적으로 결정하는 방법이 개시되어 있다.Patent Document 4 discloses a technique in which, when performing pattern measurement by an electron microscope, an image is formed by integrating a plurality of pieces of image data, and the number of frames to be subjected to the integration is determined based on whether pattern recognition is possible Based on the judgment of the above-mentioned method.

일본국 특개2010-269304호 공보(대응 미국특허 USP8,114,306)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-269304 (corresponding to U.S. Patent No. 8,114,306) 일본국 특개평10-313027호 공보(대응 미국특허 USP6,091,249)Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-313027 (corresponding US Patent No. 6,091,249) 일본국 특개2006-234789호 공보(대응 미국특허 USP7,683,319)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-234789 (corresponding US Patent No. 7,683,319) 일본국 특개2010-092949호 공보(대응 미국특허 공개공보 US2011/0194778)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-092949 (corresponding US Patent Publication No. US2011 / 0194778)

DSA 기술은, 일반적인 리소그래피법에 의해 형성된 미세 패턴 간에, 복수 종류의 폴리머가 화학적으로 결합한 고분자 화합물이 충전되도록 웨이퍼 위에 도포하고, 열처리에 의해 폴리머를 상(相)분리시킴으로써 패턴 형성을 행하는 기술이다. 광 근접 효과(Optical Proximity Effect)에 의한 축소 노광의 한계를 넘은 미세한 패터닝이 가능한 기술이지만, 열처리 후의 고분자 화합물은 표면이 평탄하므로, 주로 에지 효과에 의해 발생하는 2차 전자를 검출하는 주사 전자 현미경의 경우, 콘트라스트를 충분하게 얻을 수 없는 경우가 있다. 특허문헌 1에는, DSA 기술에 의해 형성된 패턴을, 전자 현미경을 이용하여 관찰하는 것에 대한 개시는 있지만, 콘트라스트를 어떻게 향상시킬지 구체적인 방법이 기술되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 2, 3에는 DSA 기술에 의해 형성된 패턴을 관찰 대상으로 하는 것에 대한 개시가 없다.The DSA technique is a technique in which a pattern is formed by coating a fine pattern formed by a general lithography method on a wafer so as to fill a polymer compound in which a plurality of types of polymers are chemically bonded, and separating the polymer by heat treatment. It is possible to perform fine patterning beyond the limit of reduction exposure by optical proximity effect. However, since the surface of the polymer compound after the heat treatment is flat, a scanning electron microscope which detects secondary electrons generated mainly by the edge effect There is a case that the contrast can not be sufficiently obtained. Patent Document 1 discloses observing a pattern formed by the DSA technique using an electron microscope but does not describe a specific method of how to improve the contrast. In Patent Documents 2 and 3, there is no disclosure about the observation of a pattern formed by the DSA technique.

이하에, DSA 기술에 의해 형성된 패턴을, 고(高)콘트라스트 화상, 또는 신호를 이용하여 고정밀도로 측정, 또는 검사하는 것을 제1 목적으로 하는 패턴 측정 방법, 및 하전 입자선 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a pattern measuring method and a charged particle beam apparatus, which are firstly aimed at measuring or inspecting a pattern formed by the DSA technique with high precision using a high contrast image or a signal, will be described.

또한, 기판 위에 광학 리소그래피와 에칭에 의해 형성된 가이드로 되는 홀 패턴에 블록 코폴리머나 블렌드된 폴리머를 도포해서 아닐하면 유도 조직화 현상에 의해 원통 형상으로 폴리머가 분리된다. 그 후, 현상에 의해 한쪽의 폴리머가 제거되며, 에칭 공정을 거쳐서 홀의 패터닝이 완성된다.In addition, when the block copolymer or the blended polymer is applied to the hole pattern serving as a guide formed by optical lithography and etching on the substrate, the polymer is separated into a cylindrical shape by induction-induced phenomenon. Thereafter, one of the polymers is removed by development, and patterning of the hole is completed through an etching process.

한편, 아닐을 의해 분리된 패턴을 전자 현미경 등을 이용하여 측정할 경우에 있어서, 블록 코폴리머나 블렌드된 폴리머에 의한 유도 조직화 후의 상태에서는 패턴의 요철은 거의 없어 계측 가능한 패턴 에지를 검출하는 것도 계측하는 것도 곤란하다. 또한, 적절한 계측 범위나 조사 시간을 설정하는 것도 곤란하다. 특히, 반도체 제조 공정에 있어서, 패턴의 만듦새를 평가하는 하전 입자선 장치에서는, 미리 장치 조건을 결정해 둘 필요가 있다. 특허문헌 1에는 그러한 장치 조건을 어떻게 결정하는지 구체적인 설명이 없다. 또한, 특허문헌 4에는 적산 대상이 되는 화상 데이터의 프레임 수를 자동적으로 결정하는 방법이 개시되어 있지만, 요철이 거의 없는 패턴을 측정할 때에 어떻게 장치 조건을 설정해야 할지 구체적인 해결 수단의 개시가 없다.On the other hand, in the case of measuring a pattern separated by aniline using an electron microscope or the like, it is also possible to detect a pattern edge capable of being measured with little irregularity of the pattern in the state after the induction-structured state by the block copolymer or the blended polymer It is also difficult to do. It is also difficult to set an appropriate measurement range or irradiation time. Particularly, in a semiconductor manufacturing process, it is necessary to determine device conditions in advance in a charged particle beam device for evaluating the build of a pattern. Patent Document 1 does not describe in detail how such device conditions are determined. Patent Document 4 discloses a method of automatically determining the number of frames of image data to be integrated. However, there is no specific means for solving the problem of how to set the device condition when measuring a pattern having almost no unevenness.

한편, 발명자들은, 하전 입자 빔의 조사에 의해 특정한 폴리머가 수축하는 현상을 확인했다. 통상, 분리한 복수의 폴리머 중, 빔의 조사에 의해 수축하는 폴리머는, 현상에 의해 제거되는 측의 폴리머이므로, 빔 조건을 적절히 설정하면, 시료에 실질적인 데미지를 주지 않고, 요철이 있는 패턴을 대상으로 한 고정밀도의 측정이 가능해진다.On the other hand, the inventors confirmed that a specific polymer shrinks upon irradiation of a charged particle beam. Normally, among the plurality of separated polymers, the polymer which shrinks upon irradiation of the beam is the polymer on the side to be removed by development, so that if the beam condition is appropriately set, A high-precision measurement can be performed.

이하에, DSA 패턴과 같은 요철이 없고, 에지 효과를 이용한 하전 입자 빔의 주사에 의한 측정이나 검사가 곤란한 패턴이어도, 적절한 장치 조건 설정에 의거한 고정밀도의 패턴 측정이나 검사를 행하는 것을 제2 목적으로 하는 하전 입자선 장치의 장치 조건 설정 방법, 및 하전 입자선 장치에 관하여 설명한다.Hereinafter, it is a second object of the present invention to carry out highly precise pattern measurement or inspection based on appropriate device condition setting even if there is no unevenness like the DSA pattern and it is difficult to measure or inspect by the scanning of the charged particle beam using the edge effect , And a charged particle beam device will be described below.

상기 제1 목적을 달성하기 위한 일 태양으로서 이하에, 자기 조직화 리소그래피 기술에 이용되는 고분자 화합물에 대하여, 하전 입자를 조사해서 당해 고분자 화합물을 형성하는 복수의 폴리머 중, 특정한 폴리머를 다른 폴리머에 대하여 크게 수축시킨 후에, 또는 수축과 함께 당해 다른 폴리머를 포함하는 영역에 하전 입자 빔의 주사에 의해 얻어지는 신호에 의거하여, 상기 다른 폴리머의 복수의 에지 간의 치수 측정을 행하는 패턴 측정 방법, 또는 당해 측정을 실현하는 하전 입자선 장치를 제안한다.In order to achieve the first object, a method of irradiating charged particles to a polymer compound used in a self-organizing lithography technique to increase a specific polymer among a plurality of polymers forming the polymer compound A pattern measurement method for carrying out measurement of a dimension between a plurality of edges of the other polymer on the basis of a signal obtained by shrinking or shrinking and a signal obtained by scanning a charged particle beam in a region containing the other polymer, To the charged particle beam device.

또한, 상기 제2 목적을 달성하기 위한 일 태양으로서, 자기 조직화 리소그래피 기술에 이용되는 고분자 화합물에 하전 입자 빔을 주사함으로써 얻어지는 하전 입자에 의거하여 화상을 형성할 때의 하전 입자 빔의 주사 조건을 설정하는 하전 입자 장치의 장치 조건 설정 방법으로서, 상기 고분자 화합물에 대하여 하전 입자 빔을 주사, 및 당해 주사에 의거하여 얻어지는 화상의 평가를 행하고, 당해 평가의 결과가 소정의 조건을 만족시킬 때까지, 상기 하전 입자 빔의 주사와 화상의 평가를 반복하고, 상기 화상이 당해 소정의 조건을 만족시켰을 때의 주사 조건을, 적산용 화상 취득용의 주사 전의 상기 하전 입자 빔의 주사 조건으로서 설정하는 하전 입자선 장치의 장치 조건 설정 방법을 제안한다.In order to achieve the second object, a scanning condition of a charged particle beam at the time of forming an image based on charged particles obtained by scanning a charged particle beam on a polymer compound used in a self-organizing lithography technique is set Wherein the charged particle beam is scanned with respect to the polymer compound and an image obtained on the basis of the scanning is evaluated. When the result of the evaluation satisfies the predetermined condition, The charged particle beam is scanned and the evaluation of the image is repeated and the scanning condition when the image satisfies the predetermined condition is set as the scanning condition of the charged particle beam before scanning for obtaining the image for accumulation, We propose a device condition setting method of the device.

또한, 하전 입자원으로부터 방출되는 하전 입자 빔을 주사하는 주사 편향기와, 시료에 대한 상기 하전 입자 빔의 주사에 의해 얻어지는 하전 입자를 검출하는 검출기와, 당해 검출기의 출력을 적산해서 화상을 형성하는 제어 장치를 구비한 하전 입자선 장치로서, 당해 제어 장치는, 상기 하전 입자 빔의 주사에 의거하여 얻어지는 화상을 평가하고, 당해 평가 결과가 소정의 조건을 만족시킬 때까지, 상기 하전 입자 빔의 주사와 화상의 평가를 반복하고, 상기 평가 결과가 상기 소정의 조건을 만족시킬 때의 상기 하전 입자 빔의 주사 조건을, 적산용 화상 취득용의 주사 전의 상기 하전 입자 빔의 주사 조건으로서 설정하는 하전 입자선 장치를 제안한다.A detector for detecting charged particles obtained by the scanning of the charged particle beam with respect to the sample; and a control unit for accumulating the output of the detector to form an image Wherein the control device evaluates an image obtained based on the scanning of the charged particle beam and performs a scanning operation of the charged particle beam and a scanning of the charged particle beam until the evaluation result satisfies a predetermined condition. Wherein the evaluation of the image is repeated and the scanning condition of the charged particle beam when the evaluation result satisfies the predetermined condition is set as a scanning condition of the charged particle beam before scanning for acquisition of the image for integration, Device.

상기 조사 조건은 예를 들면 측정이나 검사를 행하기 위한 화상 형성에 이용되는 화상 신호 취득 전의 특정 폴리머의 수축을 위한 것이며, 특정 폴리머의 수축이 행해진 후에, 측정이나 검사를 위한 빔 주사, 또는 화상 취득을 실행한다.The irradiation condition is for contraction of a specific polymer before image signal acquisition, which is used for image formation for measurement or inspection, for example. After the specific polymer is shrunk, beam scanning for measurement or inspection, or image acquisition .

상기 제1 구성에 따르면, 표면이 평탄한 복수의 폴리머가 결합한 고분자 화합물이어도, 고콘트라스트 신호를 이용한 고정밀도의 측정이 가능해진다.According to the first configuration, high-precision measurement using a high-contrast signal becomes possible even when a polymer compound having a plurality of polymers with flat surfaces is bonded.

또한, 상기 제2 구성에 따르면, DSA 패턴과 같은 요철이 없고, 에지 효과를 이용한 하전 입자 빔의 주사에 의한 측정이나 검사가 곤란한 패턴이어도, 적절한 장치 조건 설정에 의거하는 고정밀도의 패턴의 측정이나 검사가 가능해진다.According to the second configuration, even if there is no unevenness like the DSA pattern and it is difficult to measure or inspect by the scanning of the charged particle beam using the edge effect, it is possible to perform the measurement of the high- Inspection becomes possible.

도 1은 DSA법에 의해 형성되는 패턴의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 주사 전자 현미경의 개요를 나타내는 도면.
도 3은 DSA 패턴의 단면과 SEM 화상과의 관계를 나타내는 도면.
도 4는 DSA 패턴의 단면과 사방(斜方) 검출기의 출력에 의거하여 형성되는 SEM 화상과의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 4개의 사방 검출기를 나타내는 도면.
도 6은 4소자로 분할된 검출 소자로 이루어지는 사방 검출기를 나타내는 도면.
도 7은 가공용 전자원을 구비한 주사 전자 현미경의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 면 형상 전자원의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 면 형상 전자원의 배치예를 나타내는 도면.
도 10은 면 형상 전자원의 배치예를 나타내는 도면.
도 11은 면 형상 전자원의 배치예를 나타내는 도면.
도 12는 면 형상 전자원을 구비한 주사 전자 현미경의 일례를 나타내는 도면.
도 13은 가공용 빔을 조사했을 때의 전자의 궤도를 나타내는 도면.
도 14는 DSA 패턴의 가공으로부터 DSA 패턴의 측정에 이르기까지의 공정을 나타내는 플로차트.
도 15는 예비 조사 조건의 설정을 행하기 위한 GUI 화면의 일례를 나타내는 도면.
도 16은 예비 조사 목적마다 마련된 패턴의 종류에 따른 예비 조사 조건을 기억하는 테이블 예를 나타내는 도면.
도 17은 주사 전자 현미경을 포함하는 패턴 치수 측정 시스템의 일례를 나타내는 도면.
도 18은 주사형 전자 현미경의 개략을 나타낸 도면.
도 19는 가이드 패턴을 갖는 DSA 홀 패턴 화상의 일례를 나타내는 도면.
도 20은 전자선을 조사했을 경우에 가이드 패턴과 DSA 홀 패턴이 영상화되는 모양을 나타낸 프레임 화상.
도 21은 전후의 프레임 화상의 차분(差分) 화상을 나타내는 도면.
도 22는 도 20의 프레임 화상 군(群)으로부터 구해진 평가값을 플롯한 그래프.
도 23은 도 21의 차(差)화상 군으로부터 구해진 평가값을 플롯한 그래프.
도 24는 적산 화상을 이용한 측정 공정을 나타내는 플로차트.
도 25는 차화상을 적산한 화상예를 나타내는 도면.
도 26은 템플릿을 이용한 홀 패턴 중심을 검출하는 방법을 설명하는 도면.
도 27은 가이드 패턴의 검출법을 설명하는 도면.
도 28은 계측 파라미터를 입력하기 위한 GUI 화면의 일례를 나타내는 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing an example of a pattern formed by the DSA method; Fig.
2 is a schematic view of a scanning electron microscope;
3 is a view showing a relationship between a cross section of a DSA pattern and an SEM image;
4 is a view showing a relationship between an SEM image formed on the basis of the cross section of the DSA pattern and the output of the oblique detector.
Fig. 5 is a view showing four rectangular detectors. Fig.
6 is a view showing a four-way detector comprising detection elements divided into four elements;
7 is a view showing an example of a scanning electron microscope having a working electron source.
8 is a view showing an example of a planar electron source.
9 is a view showing an example of arrangement of a planar electron source.
10 is a view showing an example of arrangement of a planar electron source.
11 is a view showing an example of arrangement of a planar electron source.
12 is a view showing an example of a scanning electron microscope having a planar electron source.
13 is a view showing the trajectory of electrons when a machining beam is irradiated.
14 is a flowchart showing a process from the processing of the DSA pattern to the measurement of the DSA pattern.
15 is a diagram showing an example of a GUI screen for setting the preliminary irradiation conditions.
FIG. 16 is a table showing an example of a table storing preliminary irradiation conditions according to the types of patterns provided for each preliminary irradiation purpose; FIG.
17 is a view showing an example of a pattern dimension measuring system including a scanning electron microscope.
18 is a schematic view of a scanning electron microscope.
19 is a view showing an example of a DSA hole pattern image having a guide pattern;
20 is a frame image showing a shape in which a guide pattern and a DSA hole pattern are imaged when an electron beam is irradiated.
Fig. 21 is a diagram showing a difference (difference) image of front and rear frame images; Fig.
22 is a graph plotting the evaluation values obtained from the frame image group (group) in Fig.
23 is a graph plotting evaluation values obtained from the group of difference images in Fig.
Fig. 24 is a flowchart showing a measurement process using an integrated image. Fig.
25 is a diagram showing an example of an image obtained by integrating a difference image;
26 is a view for explaining a method of detecting a center of a hole pattern using a template;
27 is a view for explaining a detection method of a guide pattern;
28 is a diagram showing an example of a GUI screen for inputting measurement parameters;

도 1은 DSA법에 의한 미세 패턴을 모식적으로 나타낸 것이다. 도 1의 (a)은, 패턴 생성의 기판이 되는 실리콘 웨이퍼(101)를 나타내고 있다. 도 1의 (b)에서, 101 위에 리소그래피 기술에 의해 원하는 미세 패턴의 반복 피치보다 넓은 광(廣)피치 패턴(102)을 생성한다. 그 후, 도 1의 (c)에서 복합 폴리머재(110)를 도포한다. 적절한 열처리(아닐)에 의해, 110은 패턴(102)을 가이드로 해서 특정 방향으로 자기(自己) 정렬한다. 110은 2종류의 서로 다른 폴리머(111)와 폴리머(112)의 반복으로 구성되어 있다. 도 1의 (d)에서, 한쪽의 폴리머(예를 들면 112)를 선택 제거함으로써, 가이드 패턴(102)보다 피치가 좁은 협(狹)피치 패턴(103)을 생성할 수 있다.Fig. 1 schematically shows a fine pattern obtained by the DSA method. 1 (a) shows a silicon wafer 101 serving as a substrate for pattern generation. 1 (b), a wide pitch pattern 102 that is wider than the repetition pitch of the desired fine pattern is formed by the lithography technique on 101. FIG. Thereafter, the composite polymer material 110 is applied in Fig. 1 (c). By appropriate heat treatment (anil), 110 aligns itself in a specific direction with pattern 102 as a guide. 110 is composed of repetitions of two kinds of different polymers 111 and polymers 112. 1 (d), a narrow pitch pattern 103 having a narrower pitch than the guide pattern 102 can be generated by selectively removing one polymer (for example, 112).

열처리 후, 에칭 전에 상분리가 적정하게 행해졌는지의 여부를 판정하는 것은, 적정한 고분자 재료가 선택되었는지, 아닐의 조건이 적절했는지 등을 조기에 아는 데 있어 중요하지만, 도 1의 (c)에 예시하는 바와 같이, 고분자 재료 내에는 복수의 폴리머가 포함되어 있음에도 불구하고, 표면이 평탄하므로, 주사 전자 현미경에서는 고콘트라스트의 화상을 얻을 수 없다. 발명자들은 상기와 같은 상황에 의거하여, DSA 패턴의 검사·계측을 행하는 SEM이 구비해야 할 구성 중 하나는, 콘트라스트 강조를 위한 표면 처리임을 새롭게 발견했다. 패턴의 측정이나 검사에서는, 패턴의 불량을 가능한 한 빨리 검지하는 것이 시간적·경제적 비용을 저감시키기 때문에 중요하며, 도 1의 (d)의 스텝을 거치지 않고 도 1의 (c)의 단계에서 실시하는 쪽이 바람직하다. 이 상태에서는, 폴리머(111)와 폴리머(112)에 고저(高低) 차이가 없어, 통상의 SEM 관찰은 곤란하다. 또한, 폴리머(111)와 폴리머(112)의 질량 밀도에도 큰 차이가 없어, 질량 밀도의 차이를 이용한 콘트라스트도 얻을 수 없다. 또한, 폴리머(111)와 폴리머(112)의 전기 특성은 함께 절연체인 경우가 많아, 대전 전위 차이를 이용한 전위 콘트라스트도 얻을 수 없다.It is important to determine whether or not the phase separation has been appropriately performed before the heat treatment and after the heat treatment in order to know early whether or not the appropriate polymer material is selected and whether the conditions for the non-thermal treatment are appropriate. However, As described above, although the polymer material contains a plurality of polymers, the surface is flat, so that a high-contrast image can not be obtained by the scanning electron microscope. Based on the above-described situation, the inventors newly found that one of the structures that the SEM for inspecting and measuring DSA patterns should have is a surface treatment for contrast enhancement. In the measurement or inspection of the pattern, it is important to detect the defects of the pattern as soon as possible because it is possible to reduce the time and economic cost, and it is important that the step of FIG. 1 (c) Is preferable. In this state, there is no difference in height between the polymer 111 and the polymer 112, and it is difficult to conduct a normal SEM observation. Further, there is no large difference in the mass density between the polymer 111 and the polymer 112, and contrast due to the difference in mass density can not be obtained. In addition, since the electrical characteristics of the polymer 111 and the polymer 112 are often the same as each other, the potential contrast due to the difference in charging potential can not be obtained.

이하에서 설명하는 실시예에서는, DSA법에 의해 생성된 협피치 패턴의 관찰을 위해, 하전 입자선을 미리 피관찰 영역에 조사하고나서 관찰을 행하는 방법 및 그 장치를 제공한다. 미리 피관찰 영역에 하전 입자선을 조사함으로써, 한 쌍의 폴리머(도 1의 111과 112)의 한쪽을 체적 감소시키는 것이 가능해진다. 이 방법에 의해 폴리머 표면에 패턴 형상에 따른 단차를 형성하는 것이 가능해지고, 고정밀도의 계측·검사를 실시할 수 있다. 또한, 피관찰 영역에 미리 조사하는 하전 입자선은, 그 후의 관찰에 사용하는 하전 입자선과 동일함을 하나의 특징으로 한다.The embodiment described below provides a method and an apparatus for observing a charged particle beam in advance before irradiating the observed region for observing a narrow pitch pattern generated by the DSA method. It is possible to reduce the volume of one of the pair of polymers (111 and 112 in Fig. 1) by irradiating charged particle lines in advance to the observed region. This method makes it possible to form a step according to the pattern shape on the surface of the polymer, and to perform measurement and inspection with high accuracy. It is to be noted that the charged particle beam irradiated beforehand in the observed region is the same as the charged particle beam used for the subsequent observation.

실시예 1Example 1

고콘트라스트 신호에 의거하는 DSA 패턴의 고콘트라스트 신호 측정을 가능하게 하는 주사 전자 현미경의 일례를 도면을 이용하여 설명한다. 도 2는, 주사 전자 현미경(SEM)의 개략도를 나타내고 있다. 전자원(201)은 제어 전원(231)에 의해, 시료에 대하여 부(負)전위로 유지되어 있다. 인출 전극(202)은, 상기 제어 전원(231)에 중첩한 정(正)전압 전원(232)에 의해, 전자원(201)보다 정전위로 설정되어, 전자선(220)을 인출한다. 전자선(220)은 집속(集束) 렌즈(203)와 대물 렌즈(208)를 거쳐서 관찰 시료(210) 위에 조사된다. 관찰 시료(210) 위에서의 전자선(220)의 직경은, 렌즈 제어 회로(233 및 238)에 의해 적절하게 제어된다. 또한, 전자선(220)의 전류량은, 패러데이 컵(205)에 의해 검지되고, 전류 계측 수단 (235)에 의해 계측된다. 전자선(220)은 편향 제어 회로(237)에 의해 동작하는 편향기(207)에 의해 관찰 시야를 주사한다. 전자선(220)을 시료(210)로부터 퇴피(退避)시킬 때에는, 블랭커 전원(234)을 사용하여 블랭커(204)를 동작시킨다. 시료(210)로부터 발생한 신호 전자는, 대물 렌즈(208)보다 전자원(201) 측에 설치된 인렌즈 검출기(206) 또는, 특정 방향으로 설치된 사방 검출기(209)에 의해 검출된다. 인렌즈 검출기는 시료로부터 여러 방향으로 출사한 저속의 신호 전자를 효율적으로 검출함으로써, 표면 단차의 에지부를 강조하는 에지 콘트라스트상(像)의 취득에 적합한 검출기를 제공한다. 한편, 사방 검출기(209)는, 시료의 특정 방향으로 출사한 고에너지의 신호 전자를 검출하는데 적합하다.An example of a scanning electron microscope capable of measuring a high contrast signal of a DSA pattern based on a high contrast signal will be described with reference to the drawings. Fig. 2 shows a schematic view of a scanning electron microscope (SEM). The electron source 201 is held at a negative potential with respect to the specimen by the control power source 231. [ The drawing electrode 202 is set to a static potential higher than the electron source 201 by a positive voltage power source 232 superimposed on the control power source 231 to draw out the electron beam 220. The electron beam 220 is irradiated onto the observation sample 210 through the focusing lens 203 and the objective lens 208. The diameter of the electron beam 220 on the observation sample 210 is appropriately controlled by the lens control circuits 233 and 238. [ The amount of current of the electron beam 220 is detected by the Faraday cup 205 and measured by the current measuring means 235. The electron beam 220 scans an observation field of view with a deflector 207 operated by a deflection control circuit 237. When the electron beam 220 is retracted from the sample 210, the blanker 204 is operated using the blanker power supply 234. Signal electrons generated from the sample 210 are detected by an in-lens detector 206 provided on the side of the electron source 201 rather than the objective lens 208 or a four-sided detector 209 provided in a specific direction. In lens detector provides a detector suitable for obtaining an edge contrast image that emphasizes the edge of the surface step difference by efficiently detecting low speed signal electrons emitted from the sample in various directions. On the other hand, the four-sided detector 209 is suitable for detecting high-energy signal electrons emitted in a specific direction of the sample.

DSA법에 의해 형성된 패턴을 관찰하는 데 있어서, 시료 스테이지(211)에 관찰 시료(210)를 두고, 대물 렌즈(208) 아래로 반송한다. 관찰 부위를 미리 전자선 (220)으로 주사하고, 한쪽의 폴리머를 체적 감소시켜 표면 단차를 형성한다. 이 프로세스를 가공을 위한 조사로 부르기로 한다. 그 후, 다시 전자선(220)으로 관찰 부위를 주사하고, 인렌즈 검출기(206)의 신호를 신호 처리 장치(236)로 화상화해서 현미경상을 취득한다. 이때, 가공을 위한 조사가 충분하면, DSA법에 의한 패턴의 에지부에 단차가 형성되어, 얻어지는 현미경 화상에는 2종류의 폴리머의 경계에 명확한 에지 콘트라스트가 나타난다. 이 에지선을 이용함으로써, 피관찰 시료 위의 패턴 치수의 고정밀도의 계측, 또는 피관찰 시료 위의 패턴 형상의 결함 검사를 실시할 수 있다.In observing the pattern formed by the DSA method, the observation sample 210 is placed on the sample stage 211 and is transported below the objective lens 208. The observation site is previously scanned by the electron beam 220, and the volume of the one polymer is reduced to form the surface step difference. We call this process an investigation for machining. Thereafter, the observed region is scanned again with the electron beam 220, and the signal of the in-lens detector 206 is imaged by the signal processor 236 to obtain a microscopic image. At this time, if irradiation for processing is sufficient, a step is formed at the edge portion of the pattern by the DSA method, and a clear edge contrast appears at the boundary between the two kinds of polymers in the resulting microscopic image. By using this edge line, measurement of the pattern dimension on the specimen to be inspected can be performed with high accuracy, or defects of the pattern shape on the specimen to be inspected can be inspected.

자기 조직화 리소그래피 기술에 이용되는 고분자 화합물에 대하여, 하전 입자를 조사해서 당해 고분자 화합물을 형성하는 복수의 폴리머 중, 특정한 폴리머를 다른 폴리머에 대하여 크게 수축시킨 후에, 당해 다른 폴리머를 포함하는 영역에 하전 입자 빔의 주사에 의해 얻어지는 신호에 의거하여, 상기 다른 폴리머의 복수의 에지 간의 치수 측정을 행하는 상기 구성에 따르면, DSA 패턴의 고정밀도의 평가를 신속하게 행하는 것이 가능해진다.It is preferable that a polymer compound used for a self-organizing lithography technique is irradiated with charged particles to greatly shrink the specific polymer from a plurality of polymers forming the polymer compound to another polymer, According to the above configuration in which the dimension measurement is performed between a plurality of edges of the other polymer based on a signal obtained by the scanning of the beam, the DSA pattern can be quickly evaluated with high accuracy.

도 17은, SEM(1701)을 포함하는 패턴 측정 시스템의 일례를 나타내는 도면이며, 당해 시스템은 주로 SEM(1701), SEM(1701)을 제어하는 제어 장치(1702), 제어 장치(1702)에 원하는 장치 조건을 설정하기 위한 광학 조건 설정 장치(1703), 및 SEM에 의한 측정 조건을 설정하기 위한 설정 장치(1704)로 이루어진다. 설정 장치(1704)에 마련된 표시 장치에는, 예를 들면 도 15에 예시하는 바와 같은 GUI(Graphical User Interface) 화면이 표시 가능하게 되어 있다. 도 15에 예시하는 GUI 화면에는, 패턴(Pattern)의 종류를 입력하기 위한 입력 윈도우(1501), 측정을 위한 빔 주사 전의 빔 조사 조건을 입력하기 위한 입력 윈도우(1502)가 마련되어 있다. 본 실시예의 경우, 전위 콘트라스트(Voltage Contrast), 컨택트 홀 관찰(Contact Hole(C/H) Observation), 상술한 한쪽의 폴리머의 체적을 감소시켜, 다른쪽의 폴리머의 에지를 강조하는 에지 강조(Edge Enhancement)의 3가지로부터 예비 주사(Pre-Scan) 모드의 선택이 가능해져 있다.17 is a diagram showing an example of a pattern measurement system including an SEM 1701. The system mainly includes a SEM 1701, a control device 1702 for controlling the SEM 1701, An optical condition setting device 1703 for setting the device condition, and a setting device 1704 for setting the measurement condition by the SEM. A GUI (Graphical User Interface) screen as shown in Fig. 15, for example, can be displayed on the display device provided in the setting device 1704. [ An input window 1501 for inputting a type of a pattern and an input window 1502 for inputting a beam irradiation condition before beam scanning for measurement are provided on the GUI screen illustrated in Fig. In the case of this embodiment, a voltage contrast, a contact hole observation (C / H) Observation, an edge emphasis (Edge) emphasizing the edge of the other polymer by decreasing the volume of the above- Enhancement), it is possible to select a pre-scan mode.

전위 콘트라스트 모드의 예비 주사에서는, 시야 내에 포함되는 소자를 대전시키기 위한 빔 컨디션에 의한 빔 주사가 행해진다(제1 주사 모드). 컨택트 홀 관찰 모드의 예비 주사에서는, 시료 표면의 레지스트를 정(正)으로 대전시키기 위한 빔 주사가 행해진다(제2 주사 모드). 그리고, 에지 강조 모드의 예비 주사에서는, 하나의 폴리머를 축소시키기 위한 주사가 행해진다(제3 주사 모드).In the preliminary scanning of the potential contrast mode, beam scanning by beam condition for charging elements included in the visual field is performed (first scanning mode). In the preliminary scanning in the contact hole observation mode, beam scanning for positively charging the resist on the surface of the sample is performed (second scanning mode). In the preliminary scanning of the edge emphasis mode, scanning is performed to reduce one polymer (third scanning mode).

이 3가지의 주사 모드 중, 제3 주사 모드만이 시료를 대전시키는 것을 목적으로 하지 않는 주사 모드로 된다. 본 실시예에서는 이러한 DSA 패턴 측정용의 예비 조사 조건을 설정하기 위한 윈도우가 마련된 GUI 화면에 대하여 설명한다.Of these three scanning modes, only the third scanning mode is a scanning mode for not aiming to charge the sample. In this embodiment, a GUI screen provided with a window for setting a preliminary irradiation condition for DSA pattern measurement will be described.

이상과 같이 예비 주사에는 다양한 종류가 있으며, 빔 컨디션도 서로 다르므로, 예를 들면 도 16에 예시하는 바와 같이 주사 모드마다, 패턴의 종류마다의 빔 컨디션을 기억하는 데이터베이스를 준비해 두고, 패턴의 종류와 주사 모드의 선택에 의거하여, 빔 조건을 읽어낼 수 있도록 해 두면, 예비 주사 조건의 선택이 용이해진다. 또한, 이러한 데이터베이스를 준비하고, 미지의 시료를 측정했을 때의 조건을 갱신하도록 하면, 과거의 설정 조건을 용이하게 설정하는 것이 가능해진다. 도 15에 예시하는 GUI 화면에서 예비 주사시의 시야의 크기(FOV(Field Of View)), 조사 시간(Exposure Time), 빔 전류(Beam Current), 시료에의 빔의 도달 에너지(Landing Energy), 및 프레임(Frame) 수의 선택과, 패턴의 종류, 및 예비 주사 모드의 선택을 행하여, 도 16에 예시하는 것과 같은 데이터베이스를 갱신하도록 해도 된다.As described above, there are various types of preliminary scanning, and the beam conditions are different from each other. For example, as shown in Fig. 16, a database for storing beam conditions for each pattern type is prepared for each scanning mode, And the beam condition can be read based on the selection of the scanning mode, the selection of the preliminary scanning condition becomes easy. In addition, by preparing such a database and updating the condition when the unknown sample is measured, the past setting conditions can be easily set. (FOV), an exposure time (Exposure Time), a beam current (Beam Current), a landing energy of a beam to a sample, And the number of frames, the type of the pattern, and the selection of the preliminary scanning mode to update the database as shown in Fig.

데이터베이스는, 광학 조건 설정 장치(1703)에 내장되는 메모리(1705)에 등록되고, 설정 장치(1704)에 의한 설정에 따라 SEM(1701)의 광학 조건으로서 설정된다. 광학 조건 설정 장치(1703) 내에 마련된 연산 처리부(1706)에는, 측정을 위한 빔 조건을 설정하는 광학 조건 설정부(1707), 메모리(1705)에 등록된 데이터베이스, 또는 설정 장치(1704)에 의해 설정된 설정 조건에 의거하여, 예비 주사 조건을 설정하는 예비 조사 조건 설정부(1708), 후술하는 예비 조사를 정지하는 조건을 구하는 휘도 조건 추출부(1709), 및 측정을 위한 빔 주사에 의거하여, 프로파일 파형을 형성하고, 패턴의 치수를 측정하는 패턴 측정부(1710)가 포함되어 있다.The database is registered in the memory 1705 incorporated in the optical condition setting device 1703 and set as the optical condition of the SEM 1701 according to the setting by the setting device 1704. [ An optical condition setting unit 1707 that sets a beam condition for measurement, a database registered in the memory 1705, or a setting unit 1704 that is set by the setting unit 1704 is provided in the calculation processing unit 1706 provided in the optical condition setting apparatus 1703. [ A preliminary irradiation condition setting unit 1708 for setting a preliminary scanning condition, a brightness condition extracting unit 1709 for obtaining a condition for stopping the preliminary irradiation described later, and a beam scanning unit for measuring a profile And a pattern measuring unit 1710 for measuring the dimension of the pattern.

이상과 같은 구성에 따르면, 가공에 의거하여 현재화한 에지를 이용한 측정을 고정밀도로 행하는 것이 가능해진다.According to the above configuration, it is possible to perform measurement using edges that are currently processed based on machining with high accuracy.

도 3은, DSA 패턴의 단면과 SEM 화상과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 3의 (a)에서는, 가공을 위한 조사 실시 전의 DSA 패턴과 SEM상(像)이다. 2종류의 폴리머(301과 302) 사이에 표면 단차가 없는 것에 대응해서, SEM상의 콘트라스트가 부여되어 있지 않다. 도 3의 (b)는, 빔 조사에 의해, 폴리머(302)를 체적 축소시켰을 경우이다. 체적 축소하지 않은 폴리머(301)의 측벽으로부터 많은 신호 전자가 발생하여, 폴리머(301)와 폴리머(302)의 경계에 명확한 강(强)신호 영역(화이트 밴드)(303)을 형성한다. 이에 따라, DSA 패턴의 계측·검사가 가능하게 된다. 도 3의 (c)는, 본 발명의 방법을 이용하지만, 체적 축소가 불충분한 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 폴리머(301)의 측벽으로부터의 신호 전자량이 충분하지 않아, 화이트 밴드(304)도 약하다. 보다 구체적으로는, 가장 끝(端)의 폴리머(302)가 충전되어 있지 않는 부분에 접하는 에지(305)와 비교하여, 충분한 가공이 실시된 패턴 에지의 화이트 밴드(303)보다, 가공이 불충분한 패턴 에지(304)의 신호가 약한 것이, 도 3의 패턴의 확대도로부터도 알 수 있다.3 is a view showing the relationship between the cross section of the DSA pattern and the SEM image. In Fig. 3A, the DSA pattern and the SEM image (image) before irradiation for processing are performed. There is no contrast on the SEM corresponding to the absence of the surface step difference between the two kinds of polymers 301 and 302. [ FIG. 3 (b) shows a case where the volume of the polymer 302 is reduced by beam irradiation. A large number of signal electrons are generated from the side wall of the polymer 301 that has not been reduced in volume to form a strong signal region (white band) 303 at the boundary between the polymer 301 and the polymer 302. Thus, the DSA pattern can be measured and inspected. Fig. 3 (c) shows the case where the method of the present invention is used but the volume reduction is insufficient. In this case, the amount of signal electrons from the side wall of the polymer 301 is not sufficient, and the white band 304 is also weak. More specifically, compared to the edge 305 contacting the portion where the endmost polymer 302 is not filled, the white band 303 of the pattern edge at which the sufficient processing has been performed is insufficient in processing It can be seen from the enlarged view of the pattern of Fig. 3 that the signal of the pattern edge 304 is weak.

특히 미지의 시료의 경우, 충분한 계측 정밀도를 확보하기 위해서는, 가공을 위한 조사가 충분한지의 여부를 판정하는 방법의 채용이 바람직하다.In particular, in the case of an unknown sample, it is preferable to adopt a method of determining whether or not irradiation for processing is sufficient to ensure sufficient measurement accuracy.

도 14는 가공으로부터 측정에 이르기까지의 공정을 나타내는 플로차트이다. 이하의 처리는, 광학 조건 설정 장치(1703)에 의해 설정된 설정 조건에 의거하여, 제어 장치(1702)가 SEM(1701)을 제어함으로써 실행한다. 우선, 가공과 가공이 적정하게 행해지고 있는지의 여부의 확인을 위한 빔 주사를 행하고(스텝 1401), 가공 상태 모니터용의 프로파일을 형성한다(스텝 1402). 여기에서 에지부의 휘도를 모니터하고, 피크 톱과 피크 바텀의 휘도차를 판정한다(스텝 1403). 여기에서 그 값이 소정값 미만인 경우에는 스텝 1401로 되돌아가고, 소정값 이상인 경우에는, 치수 측정용의 빔 주사를 행한다(스텝 1404). 이 스텝 1404에 있어서의 빔 주사의 결과 얻어진 하전 입자에 의거하여 프로파일을 형성하고(스텝 1405), 형성된 프로파일을 이용한 패턴의 치수 측정을 실행한다(스텝 1406).Fig. 14 is a flowchart showing a process from machining to measurement. The following processing is executed by controlling the SEM 1701 by the control device 1702 based on the setting condition set by the optical condition setting device 1703. [ First, beam scanning is performed to confirm whether machining and machining are properly performed (step 1401), and a profile for machining state monitoring is formed (step 1402). Here, the luminance of the edge portion is monitored, and the luminance difference between the peak top and the peak bottom is determined (step 1403). If the value is less than the predetermined value, the process returns to step 1401. If the value is larger than the predetermined value, beam scanning for dimension measurement is performed (step 1404). A profile is formed based on the charged particles obtained as a result of beam scanning in step 1404 (step 1405), and the dimension measurement of the pattern using the formed profile is performed (step 1406).

어떤 특정한 소자가 선택적으로 대전될 경우 등과 달리, 예비 조사가 진행됨에 따라, 에지와 그 이외의 부분의 휘도 신호가 상대적으로 달라지기 때문에, 에지 부분과 그 이외의 부분과의 상대적인 차이의 추이를 평가함으로써, 적정한 가공 종점을 구하는 것이 가능해진다. 또한, 휘도 정보는 피크의 높이의 비교가 아니라, 예를 들면 피크 폭의 변화를 평가하도록 해도 된다. 또한, 치수 측정용으로 형성하는 프로파일에는, 가공 모니터용의 프로파일 신호를 포함시키지 않도록 함으로써, 고정밀도의 치수 측정이 가능해진다.Unlike the case where a specific element is selectively electrified, since the brightness signal of the edge and the other portions are relatively different as the preliminary irradiation progresses, the transition of the relative difference between the edge portion and the other portions is evaluated An appropriate machining end point can be obtained. Further, the luminance information may not be a comparison of peak heights, but may be a variation of a peak width, for example. In addition, the profiles formed for dimension measurement do not include the profile signal for the process monitor, so that the dimension measurement can be performed with high accuracy.

또한, 후술하는 바와 같이, 가공 모니터를 위한 하전 입자 검출과, 패턴 치수 측정을 위한 하전 입자 검출을 동시에 행하는 경우에는, 측정용의 프로파일 형성 시에 선택적으로 가공 종료 후의 신호를 이용하도록 해도 되고, 가공 종료 후에 검출기의 출력 신호를 받아들이도록 해도 된다.As described later, when charged particle detection for process monitoring and charged particle detection for pattern size measurement are performed at the same time, a signal after completion of processing may be selectively used at the time of formation of the profile for measurement, And the output signal of the detector may be received after the termination.

도 4는, 도 3과 같은 관찰 대상을 빔 광축에 대하여 경사진 방향으로 배치된 사방 검출기(209)에 의해 검출된 하전 입자에 의거하여 형성한 화상을 나타내는 도면이다. 사방 검출기(209)에 의한 화상에서는, 검출기의 방향에 그 법선(法線) 방향을 향한 시료 경사면은 밝고, 검출기와는 반대 방향에 그 법선 방향을 향한 시료면은 어둡게 화상화가 된다. 환언하면 검출기 측에 면하는 단면을 갖는 에지는 밝아지고, 검출기 측과는 역(逆)으로 면하는 단면을 갖는 에지는 어두워진다.4 is a diagram showing an image formed on the basis of the charged particles detected by the four-sided detector 209 arranged in the oblique direction with respect to the beam optical axis, as shown in Fig. In the image by the four-sided detector 209, the slope of the sample toward the normal direction toward the detector is bright, and the sample surface toward the normal direction in the direction opposite to the detector becomes dark. In other words, the edge having the cross-section facing the detector side becomes brighter, and the edge having the cross-section opposite to the detector side becomes dark.

도 4a는 가공을 위한 빔 조사 실시 전의 DSA 패턴의 SEM상이다. 2종류의 폴리머(401과 402) 사이에는 표면 단차가 없으므로, 사방 검출기의 검출에 의거하는 SEM상이였다고 할지라도 콘트라스트는 부여되지 않는다. 도 4b 및 도 4c는 빔 조사에 의한 가공에 의해, 폴리머(402)를 체적 축소시켰을 경우의 SEM 화상이다.4A is an SEM image of the DSA pattern before beam irradiation for processing. Since there is no surface step difference between the two kinds of polymers 401 and 402, no contrast is given even if it is the SEM image based on the detection of the four-way detector. 4B and 4C are SEM images when the volume of the polymer 402 is reduced by processing by beam irradiation.

체적 축소하지 않은 폴리머(401)의 측벽 중, 사방 검출기의 방향에 면한 측벽 부분이나 폴리머(402)의 일부는 밝고, 반대 방향의 측벽 및 폴리머(402)의 일부는 어둡게 화상화된다. 또한, 도 4에서는 폴리머 상부의 휘도(403), 가공이 충분하게 이루어졌을 때의 검출기 측에 대면하는 단면 부분의 휘도(404), 가공이 충분하게 이루어졌을 때의 검출기 측과는 역(逆)방향에 대면하는 단면 부분의 휘도(405), 가공이 불충분할 때의 검출기 측에 대면하는 단면 부분의 휘도(406), 가공이 불충분할 때의 검출기 측과는 역방향에 대면하는 단면 부분의 휘도(407)를, 서로 다른 표시 형태로 표현하고 있다.Of the sidewalls of the polymer 401 that have not been reduced in volume, the sidewall portions facing the direction of the four-sided detector or a portion of the polymer 402 are bright, and the sidewalls in the opposite direction and a portion of the polymer 402 are imaged dark. In Fig. 4, the brightness 403 of the upper portion of the polymer, the brightness 404 of the cross section facing the detector side when sufficient processing is performed, The luminance 405 of the cross section facing the detector side when the processing is insufficient, the luminance 406 of the cross section facing the detector side when the processing is insufficient, and the luminance 406 of the cross section facing the detector side when the processing is insufficient 407) in different display formats.

이 밝은 부분과 어두운 부분의 밝기차가 클수록 표면 단차가 깊고, 밝기차가 작을수록 표면 단차가 얕은 것으로부터, 사방 검출기의 화상을 이용하여, 가공을 위한 조사가 충분한지를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로는, 제어 장치에 의해, 특정 방향으로 배치된 사방 검출기의 신호 출력에 의거하여, 휘도를 가로축, 검출 수를 세로축으로 하는 히스토그램을 형성하고, 소정의 휘도를 갖는 히스토그램 내의 2개의 피크의 휘도차가 소정값 이상이 되었을 때에, 가공이 완료됐다고 판단하도록 하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 가공이 진행됨에 따라 검출기 측에 면하는 단면이 밝아지기 때문에, 검출기 측의 에지 부분의 휘도가 소정값 이상이 되었을 때에, 가공이 완료됐다고 판정하도록 해도 된다. 다만, 에지 부분의 휘도는 단면의 형상이나 폴리머의 재질에 따라서도 상이하므로, 어두운 부분과 밝은 부분의 휘도의 상대비에 의거하여 판정을 행하는 방법 쪽이 더욱 고정밀도로 가공 종료 검출을 행하는 것이 가능해진다.The larger the difference in brightness between the bright portion and the darker portion, the deeper the surface step is, and the smaller the difference in brightness is, the smaller the surface step is, so that it is possible to judge whether the irradiation for processing is sufficient by using the image of the four- More specifically, the control device forms a histogram in which the horizontal axis represents the luminance and the vertical axis represents the detection number based on the signal outputs of the four-way detectors arranged in a specific direction, and the histogram of the two peaks in the histogram having the predetermined luminance It can be considered that when the luminance difference becomes equal to or larger than the predetermined value, it is judged that the machining is completed. Further, since the cross section facing the detector side becomes brighter as the machining proceeds, it may be judged that the machining is completed when the brightness of the edge portion of the detector side is equal to or larger than the predetermined value. However, since the brightness of the edge portion varies depending on the shape of the cross section or the material of the polymer, the method of performing the determination based on the contrast between the brightness of the dark portion and the brightness of the bright portion can more accurately detect the end of the machining .

고정밀도로 가공 종료 검출을 행함으로써, 측정의 장시간화나 과잉한 빔 조사를 행하는 일 없이, 고정밀도의 측정을 실현하는 것이 가능해진다. 또, 측정용의 검출기와 가공 모니터용의 검출기를 별도로 설치함으로써, 가공 후, 즉석에서 측정으로 이행하는 것도 가능해진다.By performing the end-of-machining detection with high accuracy, high-precision measurement can be realized without prolonged measurement or excessive beam irradiation. Further, by separately providing a detector for measurement and a detector for processing monitor, it is possible to shift from measurement to measurement immediately after processing.

상술한 가공량 판정에 있어서, 반드시 패턴의 측벽 방향과 사방 검출기의 방위가 일치하는 것은 아닌 경우가 상정된다. 사방 검출기로서, 서로 다른 방위에 대응하는 복수 개의 사방 검출기를 설치해도 된다. 도 5는, 4방위에 독립한 사방 검출기를 배치한 예이다. 전자선(220)에 의해 시료(210)로부터 발생한 신호 전자(501a, 501b, 501c, 501d)는, 그 출사 방향에 따라 각각 사방 검출기(502a, 502b, 502c, 502d)에 의해 검출된다. 또는, 각각 단일한 검출 면을 갖는 검출기를 복수 분할한 검출 소자(반도체 검출기, 멀티 채널 플레이트, 아발란체형 포토다이오드, CCD)를 이용해도 된다. 도 6은, 4소자로 분할한 검출 소자를 배치한 사방 검출기의 예이다. 신호 전자는, 그 출사 방향에 따라 소자(601a, 601b, 601c, 601d) 중 어느 하나에 의해 검출된다.In the above-described determination of the amount of processing, it is assumed that the direction of the sidewall of the pattern does not always coincide with the direction of the four-sided detector. As the four-way detector, a plurality of four-way detectors corresponding to different orientations may be provided. Fig. 5 shows an example in which independent four-sided detectors are arranged in four directions. The signal electrons 501a, 501b, 501c, and 501d generated from the sample 210 by the electron beam 220 are detected by the four-way detectors 502a, 502b, 502c, and 502d, respectively. Alternatively, a detection element (semiconductor detector, multi-channel plate, Abalancer type photodiode, CCD) in which a detector having a single detection surface is divided into plural parts may be used. Fig. 6 is an example of a four-way detector in which detection elements divided into four elements are arranged. The signal electrons are detected by any one of the elements 601a, 601b, 601c and 601d in accordance with the emitting direction.

또한, 가공을 위한 조사를 더욱 효율적으로 행하기 위해, 렌즈 제어 회로 (233 또는 238)를 사용해서 관찰 시의 전자선과 상이한 시료 위의 직경을 갖도록 변경할 수 있다. 또한, 제어 전원(231)을 이용해서 관찰 시의 전자선과 상이한 에너지로 조사하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 전류량, 주사 속도, 주사 영역 등도, 가공을 효율적으로 행하기 위해, 관찰 시와는 상이한 설정을 할 수 있다.Further, in order to more efficiently perform irradiation for processing, it is possible to use a lens control circuit 233 or 238 so as to have a diameter on the sample different from the electron beam at the time of observation. It is also possible to irradiate with the control power source 231 at an energy different from that of the electron beam at the time of observation. Likewise, the current amount, the scanning speed, the scan area, and the like can be set differently from the time of observation in order to perform the processing efficiently.

실시예 2Example 2

지금까지의 설명에서는 주로, 측정을 위한 빔, 또는 측정을 위한 빔의 빔 조건을 바꾼 빔을 이용하여, 측정 전의 가공을 행하는 것에 대하여 설명했지만, 이하에, 측정용의 빔의 빔원과는 상이한 빔원을 하전 입자선 장치 내에 마련하고, 당해 상이한 빔원을 이용하여 가공을 행하는 예에 대하여 설명한다.In the description so far, mainly, the beam for measurement or the beam for which the beam condition of the beam for measurement is changed is used to perform processing before the measurement. Hereinafter, a beam source for measurement, which is different from the beam source for measurement, Are provided in the charged particle beam apparatus, and processing is performed using the different beam sources.

본 실시예에서는, 시료 면에 대하여 수직한 방향으로부터 가공용 빔을 조사하기 위해, 가공용 빔원을 시료 면을 따라서 평행하게 형성하는 예에 대하여 설명한다. 가공용의 빔원을 하전 입자선 장치 내에 마련하기 위해서는, 측정용의 빔원으로부터 방출되는 빔 궤도 이외의 위치에 배치할 필요가 있다. 예를 들면, 가공용의 빔원을 측정용의 빔의 빔 궤도에 대하여 경사진 위치에 배치한 경우, 빔이 시료 표면에 대하여 경사진 방향으로부터 조사되게 되므로, 폴리머는 불균일하게 제거되어, 검사·계측의 오차가 발생할 가능성이 있다.In this embodiment, an example in which a working beam source is formed parallel to a sample surface in order to irradiate a processing beam from a direction perpendicular to the sample surface will be described. It is necessary to arrange the beam source for processing in a position other than the beam trajectory emitted from the beam source for measurement in order to arrange the beam source for processing in the charged particle beam apparatus. For example, in the case where the beam source for processing is disposed at an inclined position with respect to the beam trajectory of the beam for measurement, since the beam is irradiated from a direction inclined with respect to the surface of the sample, the polymer is unevenly removed, There is a possibility that an error occurs.

또, 관찰 부위에 대하여 수직으로 빔을 조사하기 위해, 사방으로부터 도입한 빔을 편향기에 의해 굴곡시켜 관찰 부위로 유도하는 것도 생각할 수 있지만, 굴곡을 위한 편향기는, 일반적으로 관찰용 전자선에 수차(收差)를 발생시키기 때문에, 표면 처리와 관찰을 동시에 실시할 경우, 분해능의 열화를 일으킨다. 분해능의 열화는, 협피치 패턴 계측의 측정 정밀도를 저하시키게 될 가능성이 있다.It is also conceivable to bend the beam introduced from four directions by a deflector to guide the beam to the observed region in order to irradiate the beam perpendicularly to the observed region. However, the deflector for bending generally has aberration And therefore, when the surface treatment and the observation are performed at the same time, degradation of the resolution is caused. The deterioration of the resolution may lower the measurement accuracy of the narrow pitch pattern measurement.

또, 플러드 건 등의 다른 전자원을 마련하려고 하면, 진공 챔버가 대형화되게 될 가능성도 있다.Further, if another electron source such as a flood gun is prepared, there is a possibility that the vacuum chamber becomes larger.

본 실시예에서는, 관찰에 사용하는 제1 하전 입자선과, 피관찰 영역에 미리 조사하는 제2 하전 입자선은 동일하지 않은 구성을 주로 설명한다. 또, 상기 제1 하전 입자선에 의한 관찰과 상기 제2 하전 입자선의 조사를 동시에 실시하는 예에 대해서도 아울러 설명한다. 또한, 상기 제1 하전 입자선의 방출원(제1 하전 입자선원)은, 상기 제2 하전 입자선의 방출원(제2 하전 입자선원)과 그 입자선 광축을 동일하게 하는 예에 대해서도 설명한다.In the present embodiment, a configuration in which the first charged particle beam used for observation and the second charged particle beam irradiated beforehand in the observed region are not the same will be mainly described. An example in which the observation with the first charged particle beam and the irradiation with the second charged particle beam are simultaneously performed will be described. The discharge source (first charged particle source) of the first charged particle beam will also be described as an example in which the emission source of the second charged particle beam (second charged particle source) and the particle beam optical axis thereof are the same.

광축을 동일하게 함으로써, 협피치 패턴에 대하여 편향 없이 하전 입자를 조사해서 가공하는 것이 가능하게 되고, 또한 가공과 관찰을 시료 이동시키지 않고 실시할 수 있으므로, 진공 챔버를 소형화할 수 있다. 또한, 가공용 빔의 방출원으로부터 방출되는 빔은, 시료 면에 대하여 수직이며, 가공용의 빔과 측정용의 빔은 동축이 되므로, 편향기의 편향에 의한 분해능 저하가 없는 가공, 측정을 행하는 것이 가능하게 된다.By making the optical axes the same, it is possible to irradiate and process charged particles without deviation with respect to the narrow pitch pattern, and also to carry out processing and observation without moving the sample, thereby miniaturizing the vacuum chamber. Further, the beam emitted from the radiation source of the working beam is perpendicular to the sample surface, and the working beam and the measuring beam are coaxial, so that it is possible to perform processing and measurement without degradation of resolution due to deflection of the deflector .

본 실시예에 따르면, DSA법에 의해 형성된 표면 단차가 없고 질량 밀도에 차가 적은 분자 폴리머의 배열이어도, 높은 시인성(視認性)으로 분자 경계를 인식할 수 있는 하전 입자선 장치를 제공할 수 있다. 또한, 분해능을 유지한 채, 단시간에 효율적으로 균질하게 폴리머를 체적 감소시킬 수 있어, 미세 패턴의 고정밀도의 검사·계측이 가능하게 된다.According to this embodiment, it is possible to provide a charged particle beam device capable of recognizing a molecular boundary with high visibility even in the case of an arrangement of molecular polymers having no surface step formed by the DSA method and having a small difference in mass density. In addition, it is possible to efficiently and homogeneously reduce the volume of the polymer in a short time while maintaining the resolution, and high-precision inspection and measurement of the fine pattern becomes possible.

이하 도면을 이용하여, 본 실시예의 구체적인 예를 설명한다. 도 7은, 주사 전자 현미경(SEM)의 개략도를 나타내고 있다. 전자원(701)은 제어 전원(731)에 의해, 시료에 대하여 부전위로 유지되어 있다. 인출 전극(702)은, 상기 제어 전원(731)에 중첩된 정전압 전원(732)에 의해, 전자원(701)보다 정전위로 설정되어, 전자선(720)을 인출한다. 전자선(720)은 집속 렌즈(703)와 대물 렌즈(708)를 거쳐서 관찰 시료(710) 위에 조사된다. 관찰 시료(710) 위에서의 전자선(720)의 직경은, 렌즈 제어 회로(733 및 738)에 의해 적절하게 제어된다. 또한, 전자선(720)의 전류량은, 패러데이 컵(705)에 의해 검지되고, 전류 계측 수단(735)에 의해 계측된다. 전자선(720)은 편향 제어 회로(737)에 의해 동작하는 편향기(707)에 의해 관찰 시야를 주사한다. 전자선(720)을 시료(710)로부터 퇴피시킬 때에는, 블랭커 전원(734)을 이용하여 블랭커(704)를 동작시킨다. 시료(710)로부터 발생한 신호 전자는, 검출기(706)에 의해 검지되며, 신호 처리 장치(736)에서 화상화해서 현미경상을 취득한다.A specific example of this embodiment will be described below with reference to the drawings. Fig. 7 shows a schematic view of a scanning electron microscope (SEM). The electron source 701 is maintained at a negative potential with respect to the sample by the control power source 731. [ The lead electrode 702 is set to a potential higher than the electron source 701 by the constant voltage power source 732 superimposed on the control power source 731 to draw out the electron beam 720. The electron beam 720 is irradiated onto the observation sample 710 via the focusing lens 703 and the objective lens 708. [ The diameter of the electron beam 720 on the observation sample 710 is appropriately controlled by the lens control circuits 733 and 738. [ Further, the amount of current of the electron beam 720 is detected by the Faraday cup 705, and measured by the current measuring means 735. The electron beam 720 scans an observation field of view by a deflector 707 which is operated by a deflection control circuit 737. When the electron beam 720 is retracted from the sample 710, the blanker 704 is operated by using the blanker power supply 734. The signal electrons generated from the sample 710 are detected by the detector 706, and are image-formed by the signal processor 736 to obtain microscopic images.

시료(710)와 대물 렌즈(708) 사이에는, 면 형상 전자원(709)이 배치되고, 제어 전원(739)에 의해 그 동작이 컨트롤된다. 면 형상 전자원은, 오로지 DSA 패턴에 대하여 가공을 위한 조사를 행하는 것으로 한다. 면 형상 전자원(709)은 관찰을 위한 전자원(701)과 광축을 공유하고 있다. 도 8은 동축 배치된 면 형상 전자원(709)의 구체적인 형태를 나타내고 있다.A planar electron source 709 is arranged between the sample 710 and the objective lens 708 and its operation is controlled by a control power source 739. [ It is assumed that the surface-shaped electron source is exclusively irradiated with a DSA pattern for processing. The planar electron source 709 shares an optical axis with the electron source 701 for observation. 8 shows a specific form of the coplanar surface-shaped electron source 709. In Fig.

면 형상 전자원(709)은 원반 형상을 이루며 중앙에 구멍을 갖는 원환(圓環)형이다. 특히 중앙의 구멍과 전자선(720)이 공통의 축을 가짐으로써, 2개의 전자원(709와 701)이 동축 배치되어 있는 것으로 간주한다. 시료(710)의 관찰 부위 부근이 균등 가공할 수 있으면 되므로, 면 형상 전자원(709)의 외경부는 원형 이외여도 본 발명의 특징을 손상시키는 것은 아니다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 면 형상 전자원(709)은 방출면(802)과 인출면(803)으로 이루어진다. 제어 전원(739)은, 면 형상 전자원(709)의 가속 전압을 정하는 고압 전원(805)과, 인출면(803)과 방출면(802) 사이의 전위차를 정하며, 전자선을 인출하는 고압 전원(806)으로 이루어진다.The planar electron source 709 is a disk-shaped circular ring having a hole at the center. In particular, it is considered that the two electron sources 709 and 701 are arranged coaxially by having the central hole and the electron beam 720 having a common axis. Since the vicinity of the observation site of the sample 710 can be uniformly processed, the outer diameter of the planar electron source 709 does not impair the characteristics of the present invention even if it is other than circular. As shown in Fig. 8, the planar electron source 709 is made up of a discharge surface 802 and a drawing surface 803. [0086] The control power source 739 has a high voltage power source 805 for determining the acceleration voltage of the planar electron source 709 and a high voltage power source for drawing out the electron beam and determining the potential difference between the drawing plane 803 and the emitting plane 802 806).

도 7의 구성에서는, 시료로부터 발생하는 신호 전자의 대부분이 면 형상 전자원(709)에 차단되며, 검출기(706)까지 도달하는 전자의 수는 많지 않다. 이 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 면 형상 전자원(709)의 외측으로 사방 검출기(901)를 설치해도 된다. 특히, 제1 실시예에서 기술한 바와 같이, 사방 검출기에 의한 관찰 패턴의 에지부 검출이 중요하므로, 이 사방 검출기(901)를 주요한 검출기로 할 수 있다.7, most of the signal electrons generated from the sample are blocked by the planar electron source 709, and the number of electrons reaching the detector 706 is not so large. In this case, as shown in Fig. 9, a four-sided detector 901 may be provided outside the plane-shaped electron source 709. [ Particularly, as described in the first embodiment, since the edge detection of the observation pattern by the four-sided detector is important, the four-sided detector 901 can be used as the main detector.

또는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 면 형상 전자원(709)을 대물 렌즈(708) 및 검출기(706)보다 전자원(701) 측에 설치해도 된다. 본 구성에 의해, 신호 전자(1001)의 효율적인 검출이 실현될 수 있다. 이 경우, 면 형상 전자원(709)이 시료(710)를 바라보는 각도가 좁아지고, 조사 전자량이 줄어들게 될 가능성이 있다. 대물 렌즈(708) 또는 별도 부가하는 렌즈에 의해 면 형상 전자원(709)으로부터의 조사 전류를 효율적으로 시료(710)에 유도할 필요가 있다.Alternatively, a planar electron source 709 may be provided on the electron source 701 side of the objective lens 708 and the detector 706 as shown in Fig. With this configuration, efficient detection of the signal electrons 1001 can be realized. In this case, there is a possibility that the angle at which the planar electron source 709 faces the sample 710 becomes narrow, and the amount of electrons irradiated may be reduced. It is necessary to efficiently guide the irradiation current from the planar electron source 709 to the sample 710 by the objective lens 708 or a lens to be added separately.

또는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 면 형상 전자원(709)의 배치 높이를, 신호 전자(1101)의 집속점(1102)과 동일하게 되도록 배치하는 구성도 가능하다. 집속점(1102)이 충분히 작아, 면 형상 전자원(709)의 중앙의 구멍을 통과할 수 있다. 이 방법에 의해, 면 형상 전자원(709)을 검출기(709)보다 시료(708) 측에 근접시켜 배치하는 것이 가능하게 되어, 조사 전류를 효율적으로 시료(710)에 유도할 수 있다.Alternatively, as shown in Fig. 11, the arrangement height of the planar electron source 709 may be arranged to be the same as the focal point 1102 of the signal electrons 1101. The focal point 1102 is sufficiently small and can pass through the hole in the center of the planar electron source 709. [ This method makes it possible to arrange the planar electron source 709 closer to the sample 708 than to the detector 709 and efficiently guide the irradiation current to the sample 710. [

실시예 3Example 3

또한, 다른 실시예에 대해서 도면을 사용하여 설명한다. 도 12는, 주사 전자 현미경(SEM)의 개략도를 나타내고 있다. 전자원(1201)은 제어 전원(1231)에 의해, 관찰 시료(1211)에 대하여 부전위로 유지되어 있다. 상기 시료(1211)에 대한 상기 전자원(1201)의 전위를 VP(<0)로 한다. 인출 전극(1202)은, 상기 제어 전원(1231)에 중첩한 정전압 전원(1232)에 의해, 전자원(1201)보다 정전위(VP1)로 설정되어, 전자선(1220)을 인출한다. 전자선(1220)은 집속 렌즈(1203)와 대물 렌즈(1208)를 거쳐서 상기 시료(1211) 위에 조사된다. 관찰 시료(1211) 위에서의 전자선(1220)의 직경은, 렌즈 제어 회로(1233 및 1238)에 의해 적절하게 제어된다. 또한, 전자선(1220)의 전류량은, 패러데이 컵(1205)에 의해 검지되고, 전류 계측 수단(1235)에 위해 계측된다. 전자선(1220)은 편향 제어 회로(1237)에 의해 동작하는 편향기(1207)에 의해 관찰 시야를 주사한다. 전자선(1220)을 시료(1211)로부터 퇴피시킬 때에는, 블랭커 전원(1234)을 이용하여 블랭커(1204)를 동작시킨다.Other embodiments will be described with reference to the drawings. Fig. 12 shows a schematic view of a scanning electron microscope (SEM). The electron source 1201 is maintained at a negative potential with respect to the observation specimen 1211 by the control power source 1231. [ Let the potential of the electron source 1201 with respect to the sample 1211 be VP (<0). The lead electrode 1202 is set to a potential VP1 higher than the electron source 1201 by a constant voltage power source 1232 superimposed on the control power source 1231 to draw out the electron beam 1220. [ The electron beam 1220 is irradiated onto the sample 1211 via the focusing lens 1203 and the objective lens 1208. [ The diameter of the electron beam 1220 on the observation sample 1211 is appropriately controlled by the lens control circuits 1233 and 1238. [ The amount of current of the electron beam 1220 is detected by the Faraday cup 1205 and measured by the current measuring means 1235. The electron beam 1220 scans an observation field of view with a deflector 1207 operated by a deflection control circuit 1237. When the electron beam 1220 is retracted from the sample 1211, the blanker 1204 is operated using the blanker power source 1234. [

시료(1211)로부터 발생한 신호 전자는, 대물 렌즈(1208)보다 전자원(1201) 측에 설치된 인렌즈 검출기(1206) 또는, 특정 방향으로 설치된 사방 검출기(1214)에 의해 검출되며, 신호 처리 장치(1236 또는 1244)로 화상화해서 현미경상을 취득한다. 상기 사방 검출기(1214)와 상기 시료(1211) 사이에는, 에너지 필터(1213)가 배치되어 있다. 에너지 필터(1213)의 임계 전압은, 고압 전원(1243)에 의해 제어된다.Signal electrons generated from the sample 1211 are detected by an in-lens detector 1206 provided on the side of the electron source 1201 or by a four-way detector 1214 provided in a specific direction from the objective lens 1208, 1236 or 1244) to obtain a microscopic image. An energy filter 1213 is disposed between the four-sided detector 1214 and the sample 1211. The threshold voltage of the energy filter 1213 is controlled by the high voltage power supply 1243.

시료(1211)와 대물 렌즈(1208) 사이에는, 면 형상 전자원(1209)이 배치된다. 면 형상 전자원(1209)의 전위는, 제어 전원(1239)에 의해 제어된다. 상기 시료 (1211)에 대한 면 형상 전자원(1209)의 전위를 VF로 한다. 또한 면 형상 전자원(1209)은 메시 형상의 인출면(1210)을 갖는다. 이 인출면(1210)은, 제어 전원 (1239)에 중첩한 고압 전원(1240)에 의해, 면 형상 전자원(1209)에 대한 인출면(1210)의 전위(VF1)가 제어된다. 면 형상 전자원(1209)으로부터 시료(1211)에 조사되는 전자선은, 오로지 DSA 패턴에 대하여 가공을 위한 조사를 행한다. 면 형상 전자원(1209)으로부터 시료(1211)에 조사를 행하지 않을 때, 상기 면 형상 전자원(1209)과 상기 시료(1211) 사이에 블랭커를 설치하는 것도 원리적으로는 가능하다. 그러나, 조사 면적이 크고, 블랭커에 의한 전자선 편향에는 곤란이 수반되므로, 상기 전위차(VF)를 충분하게 작게 하거나 정의 값으로 해서 시료에 도달하는 전자 수를 저감시키는 방법, 또는 상기 전위차(VF1)를 충분하게 작게 하거나 부의 값으로 해서 면 형상 전자원(1209)으로부터 방출되는 전자 수를 저감시키는 방법을 이용한다.A planar electron source 1209 is disposed between the sample 1211 and the objective lens 1208. The potential of the planar electron source 1209 is controlled by the control power supply 1239. The potential of the plane-shaped electron source 1209 with respect to the sample 1211 is VF. Further, the plane-shaped electron source 1209 has a mesh-like drawing plane 1210. The potential VF1 of the drawing surface 1210 with respect to the planar electron source 1209 is controlled by the high voltage power source 1240 superimposed on the control power source 1239 on this drawing surface 1210. [ The electron beam irradiated from the planar electron source 1209 to the sample 1211 exclusively irradiates the DSA pattern for processing. It is also possible in principle to provide a blanker between the planar electron source 1209 and the sample 1211 when the sample 1211 is not irradiated from the planar electron source 1209. However, since the irradiated area is large and deflection of the electron beam by the blanker is difficult, a method of sufficiently reducing the potential difference (VF) or reducing the number of electrons reaching the sample with a positive value, or a method of reducing the potential difference (VF1) Or a negative value to reduce the number of electrons emitted from the planar electron source 1209 is used.

다음으로, 도 13을 이용하여, 면 형상 전자원(1209)에 의한 가공을 위한 전자선 조사와, SEM 화상의 취득을 동시에 행하는 방법에 대해서 기술한다. 도 13은, 도 12에 나타낸 면 형상 전자원과 사방 검출기의 상세를 나타낸 것이다. 또한, 반드시 사방 검출기를 사용할 필요는 없고, 인렌즈 검출기(1206)에 의한 유사한 구성에 의한 실시도 가능하다.Next, with reference to Fig. 13, a method for simultaneously irradiating the electron beam for machining with the planar electron source 1209 and acquiring the SEM image will be described. Fig. 13 shows details of the planar electron source and the rectangular detector shown in Fig. 12. Fig. Also, it is not absolutely necessary to use a four-sided detector, and a similar configuration by the in-lens detector 1206 is also possible.

가공을 위한 조사와 SEM 화상의 취득을 동시에 행할 경우, 전자선(1220)뿐만 아니라, 가공을 위해 조사된 전자선(1303)도 시료(1211)로부터 신호 전자(1304)를 발생시킨다. SEM 화상의 공간 분해능은, 전자선(1220)의 시료(1211) 위에 있어서의 직경으로 결정된다. 가공을 위한 전자선(1303)의 공간적인 퍼짐은, 전자선(1220)의 직경보다 충분히 크므로, 가공을 위한 전자선(1303)이 발생시키는 신호 전자는 높은 공간 분해능을 줄 수 없고, 양 전자선에 의해 발생시켜진 신호 전자가 동시에 검출되면 SEM 화상의 분해능은 열화된다. 이 문제를 피하기 위해, 전자원(1201)의 전위(VP)를 면 형상 전자원(1209)의 전위(VF)보다 부전위로 설정한다(VP<VF로 함).Not only the electron beam 1220 but also the electron beam 1303 irradiated for the processing also generates the signal electrons 1304 from the sample 1211 when the irradiation for processing and the acquisition of the SEM image are performed at the same time. The spatial resolution of the SEM image is determined by the diameter of the electron beam 1220 on the sample 1211. Since the spatial spread of the electron beam 1303 for processing is sufficiently larger than the diameter of the electron beam 1220, the signal electrons generated by the electron beam 1303 for machining can not provide a high spatial resolution, When the signal electrons are simultaneously detected, the resolution of the SEM image deteriorates. In order to avoid this problem, the potential VP of the electron source 1201 is set to be lower than the potential VF of the planar electron source 1209 (VP <VF).

이에 따라, 관찰을 위한 전자선(1220)이, 시료(1211)에 입사할 때에 갖는 운동 에너지는, 가공을 위한 전자선(1303)이, 시료(1211)에 입사할 때에 갖는 운동 에너지보다 커지게 된다. 따라서, 관찰을 위한 전자선(1220)에 의해 발생한 신호 전자의 최대 에너지(EP)는, 가공을 위한 전자선(1303)에 의해 발생한 신호 전자의 최대 에너지(EF)보다 반드시 커지게 된다(EP>EF).The kinetic energy that the electron beam 1220 for observation has when it enters the sample 1211 becomes larger than the kinetic energy that the electron beam 1303 for processing has when it enters the sample 1211. [ Therefore, the maximum energy EP of the signal electrons generated by the electron beam 1220 for observation necessarily becomes larger than the maximum energy EF of the signal electrons generated by the electron beam 1303 for processing (EP> EF) .

다음으로 상기 에너지 필터(1213)의 임계 전압(Eth)을, EP>Eth>EF로 되도록 선택해 두면, 사방 검출기(1214)에 검출되는 필터 후의 신호 전자(1305)는, 관찰을 위한 전자선(1220)에 의해 발생시켜진 전자만으로 구성되게 된다. 이상의 방법에 의해, 상질(像質)을 열화시키지 않고, 가공과 관찰을 동시에 효율적으로 실시할 수 있다.Next, when the threshold voltage Eth of the energy filter 1213 is selected to be such that EP > Eth> EF, the signal electrons 1305 after the filter detected by the four-way detector 1214 are reflected by the electron beam 1220 for observation, And electrons generated by the electrons. By the above-described method, it is possible to efficiently perform processing and observation at the same time without deteriorating the image quality.

실시예 4Example 4

이하에서 설명하는 실시예는, 주로 시료 패턴에 하전 입자선을 주사해서, 시료의 검사나 측정을 행하는 하전 입자선 장치에 관한 것이다. 관찰하는 시료 패턴은 블록 코폴리머 및 블렌드된 폴리머가 가이드 패턴에 유도 조직화에 의해 형성되는 컨택트 홀이나 비아 패턴이다.The embodiments described below mainly relate to a charged particle beam apparatus that scans charged particle beams onto a sample pattern and performs inspection or measurement of the specimen. The sample pattern to be observed is a contact hole or via pattern in which the block copolymer and the blended polymer are formed by induction-hardening in the guide pattern.

일반적인 반도체 디바이스에서는 회로 패턴을 복수층에 걸쳐서 형성한다. 그들 각 층의 회로 패턴을 접속하기 위해서 비아나 컨택트 홀이 형성된다. 비아나 컨택트 홀은 하층의 트랜지스터와 회로 배선, 그 이외의 소자와 회로 배선, 배선 끼리 등 다양한 접속에 이용된다. 종래의 비아 패턴이나 컨택트 홀을 제조하는 공정에서는 설계 데이터로 결정된 위치 및 사이즈로 리소그래피와 에칭을 순차적으로 실시하는 방법이 일반적이다. 최신의 액침 리소그래피와 드라이 에칭에서는 약 30㎚ 전후의 비아 패턴의 형성이 가능하지만 22㎚ 노드 이후의 비아 패턴을 해상하기 위해서는 종래의 광학식 리소그래피를 이용하는 것은 곤란해지고 있다. 이러한 반도체 디바이스 패턴의 미세화의 근본적인 문제에 대하여 2중 노광이나 초(超)해상 기술, EUV 노광이나 전자선 노광 등 다양한 대처가 이루어지고 있지만 현시점에서 전면적으로 제조 비용이나 기술 레벨의 점에서 양산의 요구를 만족시키고 있지 않다.In a general semiconductor device, a circuit pattern is formed over a plurality of layers. Vias and contact holes are formed to connect the circuit patterns of the respective layers. Vias and contact holes are used for various connections such as transistors and circuit wirings in the lower layer, other elements, circuit wirings, and wirings. In a conventional process for manufacturing a via pattern or a contact hole, a method of sequentially performing lithography and etching at a position and a size determined by design data is generally used. With the latest immersion lithography and dry etching, it is possible to form a via pattern of about 30 nm, but it is difficult to use conventional optical lithography to resolve a via pattern after a 22 nm node. Various problems such as double exposure, super resolution, EUV exposure and electron beam exposure have been addressed with respect to the fundamental problem of miniaturization of semiconductor device patterns. However, at present, there is a demand for mass production in terms of manufacturing cost and technology level Not satisfied.

블록 코폴리머나 블렌드된 폴리머에 의한 유도 조직화를 이용한 패터닝 기술은 고가의 노광 장치를 이용하지 않고 미세한 패턴의 형성이 가능하다. 특히 가이드로 되는 홀 패턴을 이용한 DSA 홀의 형성에 있어서는 패턴의 위치를 제어하면서 미세한 홀 패턴을 생성하는 것이 가능해지고 있다.Patterning techniques using inductive organization by a block copolymer or a blended polymer can form a fine pattern without using an expensive exposing device. Particularly in the formation of the DSA hole using a hole pattern as a guide, it is possible to generate a fine hole pattern while controlling the position of the pattern.

기판 위에 광학 리소그래피와 에칭에 의해 형성된 가이드로 되는 홀 패턴에 블록 코폴리머나 블렌드된 폴리머를 도포해서 아닐하면 유도 조직화 현상에 의해 원통 형상으로 폴리머가 분리된다. 그 후, 현상에 의해 한쪽의 폴리머가 제거되고, 에칭 공정을 거쳐서 홀의 패터닝이 완성된다.When the block copolymer or the blended polymer is applied to the hole pattern as a guide formed by optical lithography and etching on the substrate, the polymer is separated into a cylindrical shape by induction-induced phenomenon. Thereafter, one of the polymers is removed by development, and patterning of the hole is completed through an etching process.

유도 조직화 후의 상태에 있어서 현상 대신에 하전 입자선을 조사함으로써 하전 입자선에 반응하기 쉬운 폴리머 성분(예를 들면 PMMA 등)이 쉬링크 현상에 의해 패터닝된다. 이와 같이 현상 전에 하전 입자선을 조사하는 검사 장치에 의해서도 국소적으로 분리된 DSA 패턴 화상을 얻을 수 있다.A polymer component (for example, PMMA or the like), which is liable to react with the charged particle beam, is patterned by the shrinking phenomenon by irradiating the charged particle beam in place of the development in the state after the induction. In this way, a DSA pattern image locally separated even by the inspection apparatus for irradiating the charged particle beam before development can be obtained.

이와 같이 해서 얻어진 화상으로부터 DSA 홀의 직경이나 가이드 패턴으로 형성된 DSA 홀의 위치 어긋남 등을 계측해서 평가할 수 있다.From the image thus obtained, the diameter of the DSA hole and the positional deviation of the DSA hole formed by the guide pattern can be measured and evaluated.

평가 결과에 문제없으면 현상 공정을 실시하고, 에칭 공정을 거쳐서 홀 패턴이 형성된다. 평가 결과가 좋지 않으면 리워크를 실시하거나 앞의 공정의 제조 장치의 조건을 변경해서 다시 패턴을 형성한다. 이와 같이 하전 입자선에 의한 미세한 홀 패턴의 계측이나 평가에 의해 얻어진 정보를 제조 장치에 피드백함으로써 반도체 공정의 수율이나 품질의 향상을 도모할 수 있다.If there is no problem with the evaluation result, the development process is performed, and the hole pattern is formed through the etching process. If the evaluation result is not good, rework is performed or the conditions of the manufacturing apparatus of the previous step are changed to form a pattern again. Thus, information obtained by measurement or evaluation of fine hole patterns by the charged particle beam can be fed back to the manufacturing apparatus, thereby improving the yield and quality of the semiconductor process.

측장(測長) SEM 등의 반도체 공정의 검사에 사용되는 하전 입자선 장치에서는 자동 운전을 위해 미리 주사 프레임 매수 등을 결정해 놓을 필요가 있다. DSA 공정의 패턴에서는 전자선을 조사함으로써 패턴 에지를 관찰할 수 있게 되지만 쉬링크 현상 등의 하전 입자선과 폴리머 성분의 상호 작용은 일반적으로 불안정하므로, 적산 프레임 수를 일의(一意)로 결정하는 것이 곤란하다. 이 때문에 등록된 템플릿을 이용한 템플릿 매칭 등에 의해 패턴 위치를 검출하는 것이 곤란해진다.In a charged particle beam device used for inspection of a semiconductor process such as a length measuring SEM, it is necessary to determine the number of scanning frame frames in advance for automatic operation. In the pattern of the DSA process, it is possible to observe the pattern edge by irradiating the electron beam. However, since the interaction between the charged particle beam and the polymer component such as the shrinking phenomenon is generally unstable, it is difficult to determine the integrated frame number uniquely Do. For this reason, it is difficult to detect the pattern position by template matching using the registered template.

본 방식에 있어서 하전 입자선 장치의 특성상, 신호 노이즈 비(比)는 낮고, 적은 가산 신호에 의해 신호와 노이즈를 분리해서 패턴 에지를 검출하는 것은 곤란하다.Due to the characteristics of the charged particle beam device in this method, the signal noise ratio is low, and it is difficult to detect the pattern edge by separating the signal and noise by a small addition signal.

DSA 공정에서는 상술한 바와 같이 일정 시간, 하전 입자선을 조사하지 않으면 화상이 안정되지 않으므로, 최적인 화상 취득 전의 전자선 조사 시간을 결정하는 것이 곤란하다.In the DSA process, as described above, if the charged particle beam is not irradiated for a predetermined period of time, the image is not stable, and therefore it is difficult to determine the optimum electron beam irradiation time before image acquisition.

등록된 템플릿을 이용하여 패턴 검출하는 경우에도 DSA 공정에서 관찰되는 패턴이 하전 입자선의 조사에 의해 변화되기 쉬우므로 위치 어긋남을 발생시킬 가능성이 있었다.Even in the case of pattern detection using the registered template, the pattern observed in the DSA process is liable to be changed by irradiation of the charged particle beam, so that there is a possibility of causing the positional shift.

DSA 공정에 있어서 가이드 패턴과 형성된 DSA 패턴의 위치 어긋남을 계측해서 모니터하는 것이 요구된다.It is required to measure and monitor the positional deviation of the guide pattern and the formed DSA pattern in the DSA process.

이하의 실시예에서는, 블록 코폴리머나 블렌드된 폴리머에 의한 유도 조직화 후의 상태에서 하전 입자선을 주사하고, 주사 개소로부터 방출되는 하전 입자로부터 얻어지는 정보와 평가 기준에 의거하여 패턴 위치를 인식하고, 계측하는 주사 전자 현미경에 대하여 설명한다. 또, 전자선을 조사함으로써 DSA 공정의 패턴으로부터의 신호나 화상의 변화를 파악해서 평가값에 의거하여 적산 프레임 수 등의 조건을 결정하는 방법에 대해서도 설명한다.In the following embodiments, the charged particle beam is scanned in the state after the induction-hardening by the block copolymer or the blended polymer, the pattern position is recognized based on the information obtained from the charged particles emitted from the injection point and the evaluation reference, The scanning electron microscope will be described. A method of determining the conditions such as the number of integrated frames based on evaluation values by grasping changes in signals and images from the pattern of the DSA process by irradiating with an electron beam will be described.

평가값을 신호 강도나 화상의 휘도 변화, 에지 선예도(先銳度)나 에지 연속성을 적절하게 조합시켜 사용함으로써 계측 범위나 패턴 위치를 검출하는 예에 대해서도 설명한다.An example of detecting the measurement range and the pattern position by appropriately combining the evaluation value with the signal intensity, the luminance change of the image, the edge sharpness (edge degree), and the edge continuity is also described.

패턴 에지 신호와 노이즈를 분리할 목적에서 DSA 패턴 하전 입자선 조사 초기 단계의 화상으로부터 미리 분산값 등의 노이즈 레벨을 계측해 놓고, 평가 기준으로서 이용하는 예에 대해서도 설명한다.A description will be given of an example in which a noise level such as a dispersion value is measured in advance from an image at the initial stage of DSA pattern charged particle beam irradiation for the purpose of separating the pattern edge signal and noise and used as an evaluation reference.

가이드 패턴의 에지나 DSA 패턴의 휘도가 안정되는 시간을 DSA 공정의 패턴으로부터의 신호나 화상의 변화를 파악해서 결정하는 예에 대해서도 설명한다.An example in which the edge of the guide pattern or the time at which the luminance of the DSA pattern is stable is determined by grasping the change of the signal or the image from the pattern of the DSA process.

템플릿을 등록해서 패턴 검출하는 경우에도 DSA 공정의 불안정한 패턴 신호를 사용하지 않고, 에칭 후의 가이드 패턴 화상이나 설계 데이터로부터 생성되는 의사(疑似) 화상을 템플릿으로서 등록해서, 패턴 검출에 이용하는 예에 대해서도 설명한다.An example of registering a pseudo image generated from an etched guide pattern image or design data as a template without using an unstable pattern signal of the DSA process and registering the template to detect the pattern is also described do.

상기 구성에 따르면, 블록 코폴리머나 블렌드된 폴리머에 의한 유도 조직화 후의 상태에서 패턴 위치를 인식하고, 계측하는 것이 가능해진다. 본 방식에서는 계측 범위는 자동적으로 설정된다.According to the above configuration, the position of the pattern can be recognized and measured in the state after the induction and organization by the block copolymer or the blended polymer. In this method, the measurement range is automatically set.

하전 입자선 장치의 자동 운전 시에 DSA 공정의 패턴을 촬상할 때, 적절한 프레임 수나 프리도스(pre-dose) 시간을 결정할 수 있다. 또, 복수의 평가값을 사용함으로써 안정된 패턴 위치 검출이나 계측이 가능해진다. 또한 DSA 패턴 하전 입자선 조사 초기 단계의 화상으로부터 노이즈 레벨을 계측해 두고 패턴 에지 신호와 노이즈를 분리함으로써 패턴의 오(誤)검출을 줄일 수 있다.An appropriate number of frames and a pre-dose time can be determined when capturing the pattern of the DSA process during the automatic operation of the charged particle beam apparatus. In addition, stable pattern position detection and measurement can be performed by using a plurality of evaluation values. In addition, false detection of the pattern can be reduced by measuring the noise level from the image at the initial stage of DSA pattern charge particle irradiation and separating the pattern edge signal and noise.

템플릿을 등록해서 자동 운전하는 경우에는, 에칭 후의 가이드 패턴 화상이나 설계 데이터로부터 생성되는 의사 화상을 템플릿으로서 등록하고, 패턴 검출에 사용함으로써 안정된 패턴 검출이 가능해진다.When automatic operation is performed by registering a template, a guide pattern image after etching or a pseudo image generated from design data is registered as a template and used for pattern detection, thereby enabling stable pattern detection.

도 18은 주사형 전자 현미경의 구성 개요의 블록도이다. 전체 제어부(1825)는 유저 인터페이스(1828)로부터 작업자에 의해 입력된 전자의 가속 전압, 웨이퍼(111)의 정보, 관찰 위치 정보 등을 기초로, 전자 광학계 제어 장치(1826), 스테이지 제어 장치(1827)를 통해서, 장치 전체의 제어를 행하고 있다. 웨이퍼(1811)는 도시되지 않는 시료 반송 장치를 통해서, 시료 교환실을 경유한 후 시료실(1813)에 있는 스테이지(1812) 위에 고정된다.18 is a block diagram of a configuration outline of a scanning electron microscope. The overall control unit 1825 controls the electron optical system control unit 1826 and the stage control unit 1827 based on the acceleration voltage of the electrons inputted by the operator from the user interface 1828, the information of the wafer 111, The control of the entire apparatus is performed. The wafer 1811 is fixed on the stage 1812 in the sample chamber 1813 after passing through the sample exchange chamber through a sample transfer device not shown.

전자 광학계 제어 장치(1826)는 전체 제어부(1825)로부터의 명령에 따라 고전압 제어 장치(1815), 제1 콘덴서 렌즈 제어부(1816), 제2 콘덴서 렌즈 제어부 (1817), 2차 전자 신호 증폭기(1818), 얼라인먼트 제어부(1819), 편향 신호 제어부(1822), 대물 렌즈 제어부(1821)를 제어하고 있다.The electro-optical system control unit 1826 controls the high voltage control unit 1815, the first condenser lens control unit 1816, the second condenser lens control unit 1817, the secondary electron signal amplifier 1818 ), An alignment control section 1819, a deflection signal control section 1822, and an objective lens control section 1821. [

인출 전극(1802)에 의해 전자원(1801)으로부터 인출된 1차 전자선(1803)은 제1 콘덴서 렌즈(1804), 제2 콘덴서 렌즈(1806), 대물 렌즈(1810)에 의해 수속되어 시료(1811) 위에 조사된다. 도중 전자선은 애퍼처(1805)를 통과하며, 얼라이먼트 코일(1808)에 의해 그 궤도가 조정되고, 또한 편향 신호 증폭기(1820)를 통해서 편향 신호 제어부(1822)로부터 신호를 받은 편향 코일(1809)에 의해 시료 위를 2차원적으로 주사한다. 웨이퍼(1811)에의 1차 전자선(1803)의 조사에 기인하여, 시료(1811)로부터 방출되는 2차 전자(1814)는 2차 전자 검출기(1807)에 의해 포착되고, 2차 전자 신호 증폭기(1818)를 통해서 2차 전자상 표시 장치(1824)의 휘도 신호로서 사용된다. 2차 전자상 표시 장치(1824)의 편향 신호와, 편향 코일의 편향 신호는 동기해 있으므로, 2차 전자상 표시 장치(1824) 위에는 웨이퍼(1811) 위의 패턴 형상이 충실하게 재현된다.The primary electron beam 1803 drawn out from the electron source 1801 by the drawing electrode 1802 is converged by the first condenser lens 1804, the second condenser lens 1806 and the objective lens 1810, ). The electron beam passes through the aperture 1805 and its orbit is adjusted by the alignment coil 1808 and is supplied to the deflection coil 1809 receiving the signal from the deflection signal controller 1822 through the deflection signal amplifier 1820 The sample is then scanned two-dimensionally. The secondary electrons 1814 emitted from the sample 1811 are captured by the secondary electron detector 1807 and the secondary electron signal is amplified by the secondary electron signal amplifier 1818 due to the irradiation of the primary electron beam 1803 to the wafer 1811. [ And is used as a luminance signal of the secondary electron image display device 1824. [ Since the deflection signal of the secondary electron image display device 1824 and the deflection signal of the deflection coil are synchronized, the pattern shape on the wafer 1811 is faithfully reproduced on the secondary electron image display device 1824.

또한, 패턴의 치수 계측에 사용하는 화상을 작성하기 위해서, 2차 전자 신호증폭기(1818)로부터 출력되는 신호를 화상 처리 프로세서(1823) 내에서 AD 변환하여, 디지털 화상 데이터를 작성한다. 또한 디지털 화상 데이터로부터 2차 전자 프로파일을 작성한다. 본 실시예에서는 화상 처리 프로세서(1823)와 같은 연산 장치를 이용하여, 후술하는 바와 같은 적산 대상이 되는 화상 데이터의 선택이 행해진다. 또한, 연산 장치나 제어부를 포함하여 단순하게 제어 장치로 칭할 경우도 있다.Further, in order to create an image used for dimension measurement of the pattern, a signal output from the secondary electronic signal amplifier 1818 is subjected to A / D conversion in an image processing processor 1823 to generate digital image data. Also, a secondary electron profile is created from the digital image data. In the present embodiment, image data to be integrated, which will be described later, is selected by using a computing device such as the image processing processor 1823. [ In some cases, the control unit is simply referred to as a control unit, including a computing unit and a control unit.

작성된 2차 전자 프로파일로부터 계측하는 범위를, 수동, 또는 일정한 알고리즘에 의거하여 자동 선택하고, 선택 범위의 화소 수를 산출한다. 1차 전자선 (1803)에 의해 주사된 관찰 영역의 실제 치수와 당해 관찰 영역에 대응하는 화소 수로부터 시료 위에서의 실제 치수를 계측한다.The range to be measured from the created secondary electron profile is automatically selected based on a manual or a predetermined algorithm, and the number of pixels in the selected range is calculated. The actual dimensions on the sample are measured from the actual dimensions of the observation area scanned by the primary electron beam 1803 and the number of pixels corresponding to the observation area.

또한, 이상의 설명에서는 하전 입자선 장치의 일례로서, 전자선을 이용하는 주사형 전자 현미경을 예로서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 이온 빔을 이용하는 이온 빔 조사 장치여도 된다.In the above description, a scanning electron microscope using an electron beam is described as an example of a charged particle beam apparatus, but the present invention is not limited to this, and an ion beam irradiation apparatus using, for example, an ion beam may be used.

도 19에 가이드 패턴을 갖는 DSA 홀 패턴 계측에 이용되는 대표적인 패턴 화상의 모식도(1900)를 나타낸다. DSA 홀 패턴 화상의 모식도(1900)에는 4개의 가이드 패턴을 갖는 DSA 홀 패턴(1901, 1902, 1903, 1904)이 있다. 가이드로 되는 홀 패턴(1911, 1912, 1913, 1914)은 일반적으로 종래의 광학식의 노광 장치에 의한 리소그래피 공정과 에칭 공정에 의해 형성된다. 통상 DSA 홀 패턴(1921, 1922, 1923, 1924)은 블록 코폴리머나 블렌된 폴리머를 도포한 후, 아닐 공정에서 폴리머가 분리됨으로써 유도 조직화된다. 그 후, 현상에 의해 1개의 폴리머가 제거되고 에칭 공정을 거쳐서 패터닝이 완성된다. 그러나 유도 조직화 후의 현상 대신에 전자선을 조사함으로써 전자선에 반응하기 쉬운 폴리머(예를 들면 PMMA 등)가 쉬링크 현상에 의해서도 DSA 홀의 에지가 보이게 된다. 이와 같이 현상 전에 전자선을 조사하는 검사 장치에 의해서도 국소적(검사점만)으로 분리한 DSA 패턴 화상을 얻을 수 있다. 또한, 이하에서는 블록 코폴리머에 대해서 기재하고 있지만 블렌드된 폴리머에 관해서도 마찬가지이다.19 shows a schematic diagram 1900 of a typical pattern image used for DSA hole pattern measurement with a guide pattern. The schematic diagram 1900 of the DSA hole pattern image includes DSA hole patterns 1901, 1902, 1903, and 1904 having four guide patterns. The hole patterns 1911, 1912, 1913, and 1914 serving as guides are generally formed by a lithography process and an etching process by a conventional optical exposure apparatus. Typically, the DSA hole patterns 1921, 1922, 1923, and 1924 are induced and organized by applying a block copolymer or a blended polymer and then separating the polymer in the annealing process. Thereafter, one polymer is removed by development, and an etching process is performed to complete the patterning. However, instead of the phenomenon after induction-hardening, a polymer (for example, PMMA or the like) that easily reacts with an electron beam by irradiating an electron beam can see the edge of the DSA hole even by the shrinking phenomenon. As described above, a DSA pattern image separated only locally (only at the inspection point) can be obtained by an inspection apparatus that irradiates an electron beam before development. In the following, block copolymers are described, but the same applies to blended polymers.

도 20은 블록 코폴리머를 도포한 DSA 홀 패턴에 전자선을 조사했을 경우에 DSA홀이 영상화되는 모양을 프레임마다 화상을 나타낸 모식도이다. 전자선 조사 전의 화상(2000)으로부터 서서히 가이드 패턴과 DSA 홀 패턴이 나타나 오는 모양을 나타낸다(2000, 2010, 2020, 2030, 2040, 2050). 전자선을 조사한 직후의 화상(2000)에서는 가이드 패턴도 DSA 홀도 거의 관찰할 수 없다. 전자선을 충분히 조사한 화상(2050)에서는 가이도 패턴 홀의 에지(2052)와 블록 코폴리머가 분리된 후의 DSA 홀 패턴의 바텀부(2053)가 뚜렷하게 관찰될 수 있게 된다. 여기에서는 홀 패턴의 프레임 화상마다 도면을 나타냈지만 라인 패턴의 경우에는 1라인 스캔마다의 신호 프로파일이어도 된다. 또, 프레임을 가산 평균한 화상을 몇 매마다 사용해도 된다.FIG. 20 is a schematic diagram showing an image on a frame-by-frame basis in which a DSA hole is imaged when an electron beam is irradiated on a DSA hole pattern coated with a block copolymer. (2000, 2010, 2020, 2030, 2040, 2050) in which the guide pattern and the DSA hole pattern gradually appear from the image 2000 before the electron beam irradiation. In the image 2000 immediately after irradiating the electron beam, the guide pattern and the DSA hole can hardly be observed. The edge 2052 of the guiding pattern hole and the bottom portion 2053 of the DSA hole pattern after the block copolymer is separated can be observed clearly in the image 2050 in which the electron beam is sufficiently irradiated. Here, the figure is shown for each frame image of the hole pattern, but in the case of the line pattern, it may be a signal profile for each line scan. It is also possible to use an image in which a frame is added and averaged several times.

도 21은 도 20에서 설명한 프레임마다의 화상에 있어서, 전후의 화상의 차분을 계산한 화상이다. 차화상(2110)은 프레임 화상(2110)으로부터 2100을 빼서 구한 화상이며, 마찬가지로 차화상(2120)은 프레임 화상(2120)으로부터 2110을, 차화상(2130)은 프레임 화상(2130)으로부터 2120을 각각 빼서 구하고 있다. 차화상(2150)은 프레임 화상(2050)으로부터 프레임 화상(2040)을 빼서 구하고 있지만 그 휘도값은 0에 가까운 값으로 되어 있다. 이는 프레임 화상(2050)과 프레임 화상(2040)에서 거의 변화가 없었음을 나타내고 있다. 본 특허에서는 이 변화를 파악해서 프레임 수나 가이드 패턴 위치 및 DSA 패턴 위치를 검출한다. 이와 같이 동일한 대상물에 대한 빔 주사의 과정에서 추출된 복수의 화상 간의 비교를 행함으로써, 적정한 장치 조건의 선택이 가능해진다. 서로 다른 프레임 수에 의해 얻어진 복수의 화상은, 기본적으로는 동일한 대상물이며, 이른바 자기 상관 평가를 행하고 있게 된다. 예를 들면, 미리 참조 화상을 준비해 놓고, 그 참조 화상과의 비교 에 의거하여 장치 조건을 선택하는 경우 등에 비교해서, 고정밀도의 평가를 행하는 것이 가능해진다.21 is an image obtained by calculating the difference between front and rear images in the image for each frame described in Fig. The difference image 2120 is obtained by subtracting 2100 from the frame image 2110 and likewise the difference image 2120 from the frame image 2120 and the difference image 2130 from the frame image 2130 to 2120 I am subtracting it. The difference image 2150 is obtained by subtracting the frame image 2040 from the frame image 2050. However, the luminance value is close to zero. This indicates that there has been almost no change in the frame image 2050 and the frame image 2040. [ In this patent, this change is detected, and the number of frames, the position of the guide pattern, and the position of the DSA pattern are detected. By comparing the plurality of images extracted in the process of beam scanning for the same object, it is possible to select appropriate apparatus conditions. A plurality of images obtained by different frame numbers are basically the same object, and so-called autocorrelation evaluation is performed. For example, it is possible to perform a high-precision evaluation in comparison with a case in which a reference image is prepared in advance and a device condition is selected based on a comparison with the reference image.

도 22는 도 20의 프레임 화상으로부터 구해진 평가값(예를 들면 화소 분산)을 플롯한 그래프(2200)이다. 플롯 점(2210)은 도 20의 화상(2000)의 평가값이며, 플롯 점(2211)은 화상(2010)의 평가값이다. 이하, 마찬가지로 플롯 점(2212)은 화상(2020)의 평가값, 플롯 점(2213)은 화상(2030)의 평가값, 플롯 점(2214)은 화상(2040)의 평가값, 플롯 점(2215)은 화상(2050)의 평가값이다. 전자선을 조사해서 서서히 패턴이 선명해짐에 따라 평가값이 커지게 되고(2211, 2212), 충분하게 전자선이 조사되면 평가값의 변화는 포화해 있는(2213, 2214, 2215) 모양을 알 수 있다.FIG. 22 is a graph 2200 plotting an evaluation value (for example, pixel dispersion) obtained from the frame image of FIG. The plot point 2210 is an evaluation value of the image 2000 in Fig. 20, and the plot point 2211 is an evaluation value of the image 2010. Fig. The plot point 2212 is the evaluation value of the image 2020, the plot point 2213 is the evaluation value of the image 2030, the plot point 2214 is the evaluation value of the image 2040, Is an evaluation value of the image 2050. As the pattern is gradually irradiated with the electron beam, the evaluation value becomes larger (2211, 2212), and when the electron beam is sufficiently irradiated, the change in the evaluation value is saturated (2213, 2214, 2215).

도 21의 차화상으로부터 구해진 평가값(예를 들면 휘도 적산값)을 플롯한 것을 도 23에 나타낸다. 플롯 점(2310)은 도 21의 화상(2110)의 평가값이며, 플롯 점(2311)은 화상(2120)의 평가값이다. 이하, 플롯 점(2312)은 화상(2130)의 평가 값, 플롯 점(2313)은 화상(2140)의 평가값, 플롯 점(2314)은 화상(2150)의 평가값이다. 전자선이 조사되기 시작한 직후는 화상의 변화가 크므로 플롯 점(2310)이나 플롯 점(2311)의 평가값은 큰 값으로 되어 있다. 화상의 변화가 포화하는 후반(플롯 점(2312), 플롯 점(2313), 플롯 점(2314))에서는 서서히 일정한 평가값으로 수속되고 있음을 알 수 있다.FIG. 23 shows an evaluation value (for example, luminance integrated value) obtained from the difference image in FIG. 21 plotted. The plot point 2310 is an evaluation value of the image 2110 in FIG. 21, and the plot point 2311 is an evaluation value of the image 2120. The plot point 2312 is an evaluation value of the image 2130. The plot point 2313 is an evaluation value of the image 2140 and the plot point 2314 is an evaluation value of the image 2150. [ Immediately after the start of the irradiation of the electron beam, the change in the image is large, and therefore the evaluation values of the plot point 2310 and the plot point 2311 are large. (Plot point 2312, plot point 2313, and plot point 2314), in which the change of the image saturates, gradually converges to a constant evaluation value.

이상과 같은 전자선의 조사에 의한 블록 코폴리머가 분리해 가는 모양을 파악하는 평가값을 이용해서 가이드 패턴과 DSA 홀 패턴의 위치를 검출하는 순서를 도 24에 나타낸다.FIG. 24 shows a procedure for detecting the position of the guide pattern and the DSA hole pattern by using an evaluation value for grasping the shape in which the block copolymer is separated by the irradiation of the electron beam.

스테이지(1812)를 구동해서 계측 패턴이 존재하는 웨이퍼 위의 위치에 시야를 이동한다(S2401). 배율 등의 촬상 조건을 설정한 후(S2402), 전자선을 스캔하면서(S2403) 화상을 취득한다(S2404). 취득한 화상은 화상 처리 프로세서(1823)에 전송되며, 화상 처리 프로세서(1823)에 있어서 각 화상에 대한 평가값을 계산한다(S2405). 평가값은 예를 들면 화상 분산값이나 미분 화상의 화소값의 총합 등을 사용한다. 대상으로 하는 영역은 전체 화소값이어도 되고, 패턴을 인식한 후의 에지부의 화소값을 선택적으로 사용해서 계산해도 된다.The stage 1812 is driven to move the field of view to a position on the wafer where the measurement pattern exists (S2401). After setting imaging conditions such as magnification (S2402), an image is acquired while scanning the electron beam (S2403) (S2404). The acquired image is transmitted to the image processing processor 1823, and the image processing processor 1823 calculates an evaluation value for each image (S2405). For example, the evaluation value uses the image variance value or the sum of the pixel values of the differential image. The target region may be an entire pixel value or may be calculated by selectively using the pixel value of the edge portion after recognizing the pattern.

각 화상의 평가값에 대하여 미리 결정해 놓은 임계값에 대한 조건에 따라 스캔, 화상 취득, 평가값의 계산을 반복한다(S2406). 평가값이 임계값에 대하여 판정 조건을 만족시켰을 경우, 적산 화상을 작성한다(S2407). 도 22의 경우, 임계값 (2240) 이상으로 된 프레임 수의 구간(2250)의 평가값(2213, 2214, 2215)에 대한 프레임 화상(2030, 2040, 2050)을 가산 평균한 화상을 출력한다.The calculation of the scan, the image acquisition, and the evaluation value is repeated according to the condition for the threshold value determined in advance for the evaluation value of each image (S2406). When the evaluation value satisfies the determination condition with respect to the threshold value, the integrated image is generated (S2407). In the case of FIG. 22, an image obtained by adding and averaging the frame images 2030, 2040, and 2050 for the evaluation values 2213, 2214, and 2215 of the frame number section 2250 exceeding the threshold value 2240 is output.

도 23의 차화상으로부터 구해진 평가값을 이용할 경우, 임계값(2340) 이하로 된 프레임 수(2330) 이후의 구간(2350)에 포함되는 프레임 화상(2030, 2040, 2050)을 가산 평균한 화상을 출력한다.When an evaluation value obtained from the difference image shown in Fig. 23 is used, an image obtained by adding averages of the frame images 2030, 2040, and 2050 included in the section 2350 after the frame number 2330 which is equal to or less than the threshold value 2340 Output.

즉, 도 24의 예에서는, 쉬링크량이 소정의 값 이하로 될 때까지의 프레임 수가, 특정 폴리머를 수축, 및 그 경과를 모니터하기 위한 것이며, 그 이후의 프레임에 의해 얻어지는 신호가, 측정용 화상을 형성하기 위한 적산 대상이 된다. 이러한 조건을 제어 장치 내 등에 마련된 기억 매체에, DSA 패턴의 종류에 관련지어 기억시켜 놓음으로써, 후에 대상 패턴에 따른 적절한 장치 조건을 읽어내는 것이 가능해진다.That is, in the example of Fig. 24, the number of frames until the amount of shrinkage becomes equal to or less than a predetermined value is for shrinking the specific polymer and for monitoring the progress thereof, To be integrated. By storing these conditions in a storage medium provided in the control device or the like in association with the type of the DSA pattern, it becomes possible to read appropriate device conditions according to the target pattern later.

다음으로 가이드 패턴 중심 및 DSA 홀 패턴 중심을 검출하는 방법을 설명한다. 우선, 도 22에 있어서, 임계값(2240) 이하로 된 프레임 수의 구간(2260) 또는 도 23의 경계값(2340) 이상으로 된 프레임 구간(2360)에 대한 도 23의 평가값(2310, 2311, 2312)에 대응하는 차화상을 적산한 도 25와 같은 화상(2500)을 작성한다. 가이드 패턴부의 에지(2502) 및 DSA 홀 패턴부(2503)와 같이 전자선 조사에 의한 휘도값의 변화가 큰 부분이 패턴 에지로서 휘도가 높아진다.Next, a method of detecting the center of the guide pattern and the center of the DSA hole pattern will be described. 22, the evaluation values 2310 and 2311 shown in FIG. 23 for the frame interval 2260 of the threshold value 2240 or less or the frame interval 2360 equal to or larger than the boundary value 2340 of FIG. 23 , And 2312 in the image 2500 shown in Fig. A portion where a change in the luminance value by electron beam irradiation is large, such as the edge 2502 of the guide pattern portion and the DSA hole pattern portion 2503, becomes high as a pattern edge.

차화상의 누적 가산 화상(2500)으로부터 홀 패턴의 중심 위치를 검출한다 (S2408). 중심 위치의 검출에는 블로브 추출 후의 무게 중심이나 일반화 허프 변환에 의해 가이드 패턴의 에지와 DSA 패턴의 에지를 따로따로 검출할 수 있다(S2409)(S2410). 블로브를 해석함으로써 에지의 연속성을 평가값으로 하는 것도 가능하다. 화상의 공간 미분으로부터 미분 강도를 산출해서, 에지 위치에 있어서의 미분 강도의 편차를 평가값으로 하는 것도 가능하다. 에지의 연속성, 미분 강도의 편차를 평가값으로서 이용하는 방법은 라인 패턴에서도 응용이 가능하다. 또 일반화 허프 변환에 의하면 허프 공간의 누적값을 평가값으로서 이용할 수 있다.The center position of the hole pattern is detected from the accumulated image 2500 of the difference image (S2408). In order to detect the center position, the edge of the guide pattern and the edge of the DSA pattern can be separately detected (S2409) (S2410) by the center of gravity after the blob extraction and the generalized Hough transform. It is also possible to use the continuity of the edge as an evaluation value by analyzing the blob. It is also possible to calculate the differential intensity from the spatial differential of the image and use the deviation of the differential intensity at the edge position as the evaluation value. The method of using the continuity of the edge and the deviation of the differential intensity as the evaluation value can be applied to the line pattern. According to the generalized Hough transform, the accumulated value of the Hough space can be used as the evaluation value.

홀 패턴 중심을 검출하는 다른 방법으로서는, 미리 등록해 놓은 패턴의 템플릿과의 매칭 등으로 홀 패턴의 중심 위치를 검출할 수도 있다. 이 경우, 미리 등록하는 화상은 전자선을 충분하게 조사한 후의 화상(2050)과 같은 화상을 템플릿으로서 사용한다.As another method of detecting the center of the hole pattern, the center position of the hole pattern may be detected by matching with a template of a previously registered pattern. In this case, the image to be registered in advance uses the same image as the image 2050 after sufficiently irradiating the electron beam as a template.

도 22에서 설명한 평가값은 화소 분산이었지만 템플릿 매칭을 실행하는 경우에는 상관값을 평가값으로서 사용할 수도 있다.The evaluation value described in Fig. 22 is pixel dispersion, but in the case of performing template matching, the correlation value may be used as the evaluation value.

템플릿을 이용한 홀 패턴 중심을 검출하는 다른 방법으로서 도 26에 나타내 는 바와 같은 템플릿에 설계 데이터로부터 생성한 에지 윤곽선(2601)이나 폴리머 도포 전의 가이드 패턴의 화상(2602)을 사용할 수도 있다. 설계 데이터를 이용하는 경우에는 패턴의 에지 정보만이 되므로 적산한 차화상(2600)과 매칭을 실시하여 중심 위치를 검출한다. 폴리머 도포 전의 가이드 패턴 화상을 사용할 경우도 소벨 필터 등의 미분 필터를 적용한 에지 강조 화상(2603)을 템플릿으로서 사용하여 차화상(2500)과 매칭을 실시해서 중심 위치를 검출한다. 중심 위치를 검출한 후, 측장 커서를 배치하고(S2411), 측장을 실행한다(S2412). 도 20과 같이 화상 내에 복수의 패턴이 포함되는 경우는 모든 패턴에 대하여 (S2409)∼(S2412)를 실시한다. 중심 위치와 측장 커서와의 위치 관계를 미리 등록해 놓음으로써, 측장 대상이 되는 홀의 에지 부분에 정확하게 측장 박스를 설정하는 것이 가능해진다.As another method for detecting the center of a hole pattern using a template, an edge contour 2601 generated from design data or an image 2602 of a guide pattern before polymer application may be used for a template as shown in Fig. In the case of using the design data, since only the edge information of the pattern is obtained, the center position is detected by matching with the accumulated difference image 2600. Even when a guide pattern image before polymer application is used, the center position is detected by matching with the difference image 2500 using the edge emphasized image 2603 to which a differential filter such as a Sobel filter is applied as a template. After detecting the center position, a depth-of-field cursor is arranged (S2411) and the depth measurement is executed (S2412). When a plurality of patterns are included in the image as shown in Fig. 20, (S2409) to (S2412) are performed for all the patterns. By previously registering the positional relationship between the center position and the measurement cursor, it is possible to accurately set the measurement box at the edge portion of the hole to be measured.

도 24의 플로우에 있어서 촬상 조건을 미리 기억해 두고, 자동 운전 시에 재현해서 스캔을 실행할 수도 있다. 이 경우, 도 22의 임계값(2240) 이하로 된 프레임 수(2230) 또는 도 23의 임계값(2340) 이상으로 된 프레임 구간(630)으로부터 프리도스하는 프레임 수나 프레임 수로부터 환산한 시간을 촬상 조건으로 하는 것도 가능하다.In the flowchart of Fig. 24, the imaging conditions may be stored in advance, and the scan may be performed in the automatic operation mode. In this case, from the frame number 2230 of the threshold value 2240 or less of the threshold value 2240 or the frame interval 630 of the threshold value 2340 of FIG. 23 or more, It is also possible to make the condition.

DSA 패턴의 에지 강도가 약하고 검출이 곤란한 경우의 검출에 대해서 도 27에 나타낸다. 우선, 가이드 패턴(2702)만을 에지 검출하고 가이드 패턴의 무게 중심을 구하고(2704), 그 무게 중심을 기준으로 하여 방사상(放射狀)으로 DSA 패턴의 에지를 검출한다(도 27). 각도 방향을 가로축으로 반경 방향을 세로축으로 해서 그래프를 그리면 2705와 같이 되며, 이 파(波)의 굴곡을 검출하면 에지의 편차를 평가하는 것이 가능하다. 에지가 안정되어 있지 않을 경우, 2705와 같이 에지 위치의 편차가 큰지만, 2706, 2708과 같이 에지가 안정되어 오면 에지의 변화가 완만해진다(2707, 2709). 이와 같이 에지의 편차를 모니터함으로써, 패턴이 안정되어 오고나서 화상 적산을 개시하는 것이 가능하다.Fig. 27 shows detection of a case where the edge strength of the DSA pattern is weak and detection is difficult. First, only the guide pattern 2702 is edge-detected and the center of gravity of the guide pattern is determined (2704), and the edge of the DSA pattern is radially detected with reference to the center of gravity (FIG. 27). When a graph is drawn with the angular direction as the abscissa and the radial direction as the ordinate, 2705 is obtained. By detecting the bending of this wave, it is possible to evaluate the deviation of the edge. If the edge is not stable, the deviation of the edge position is large like 2705, but when the edge becomes stable as shown by 2706 and 2708, the change of the edge becomes gentle (2707, 2709). By monitoring the deviation of the edge in this manner, it is possible to start image integration after the pattern is stabilized.

지금까지 설명한 DSA 패턴의 계측에 관해서, 계측에 필요한 파라미터를 설정하는 유저인터페이스의 예를 도 28에 나타낸다. 평가값 임계값은, 도 22(2230), 도 23(2330)에서 적산 개시 매수를 설정하는 임계값으로서 설정한다. 자동 판정을 실행하는 경우에는 Auto(2802)에 체크를 하고, 수동으로 설정하기에는 그 임계값을 설정한다(2803). Frame 수는 도 22(2250), 도 23(2350)에 있어서의 계측 화상의 적산 Frame 수를 설정한다. 자동으로 실행하는 경우에는, Auto(2805), 수동으로 실행하는 경우에는 Manual(2806)을 설정한다. Pattern Information(2807)에서는, 가이드 패턴(2808), DSA 패턴(2809)의 최소 허용 사이즈, 최대 허용 사이즈, 가이드 패턴과 DSA 패턴의 무게 중심 어긋남 허용값(2810)을 설정한다. 이들 값이 허용값 범위 외인 경우에는 계측 에러로 하면 패턴 사이즈, 어긋남량을 리얼타임 모니터 할 수 있다.28 shows an example of a user interface for setting the parameters necessary for measurement with respect to the measurement of the DSA pattern described so far. The evaluation value threshold value is set as a threshold value for setting the number of integrated starts in Figs. 22 (2230) and 23 (2330). If the automatic determination is to be executed, a check is made to Auto (2802), and the threshold value is set to be manually set (2803). The number of frames sets the total number of frames of the measurement image in Figs. 22 (2250) and 23 (2350). Set Auto (2805) to run automatically, or Manual (2806) if run manually. In the pattern information 2807, the guide pattern 2808, the minimum allowable size of the DSA pattern 2809, the maximum allowable size, and the center of gravity tolerance value 2810 of the guide pattern and the DSA pattern are set. When these values are out of the allowable range, if the measurement error is detected, the pattern size and shift amount can be monitored in real time.

101 : 실리콘 웨이퍼
102 : 가이드 패턴
110 : 복합 폴리머재
111 : 폴리머
112 : 폴리머
201 : 전자원
202 : 인출 전극
203 : 집속 렌즈
204 : 블랭커
205 : 패러데이 컵
206 : 인렌즈 검출기
207 : 편향기
208 : 대물 렌즈
209 : 사방 검출기
210 : 관찰 시료
211 : 시료 스테이지
101: Silicon wafer
102: guide pattern
110: composite polymer material
111: polymer
112: polymer
201: Electronic circle
202: lead electrode
203: focusing lens
204: blanker
205: Faraday Cup
206: In-lens detector
207: deflector
208: Objective lens
209: Four-way detector
210: observation sample
211: sample stage

Claims (24)

시료에 하전 입자 빔을 주사함으로써 얻어지는 하전 입자의 검출에 의거하여, 시료 위에 형성된 패턴의 치수 측정을 실행하는 패턴 측정 방법에 있어서,
자기(自己) 조직화 리소그래피 기술에 이용되는 고분자 화합물에 대하여, 하전 입자를 조사해서 당해 고분자 화합물을 형성하는 복수의 폴리머 중, 특정한 폴리머를 다른 폴리머에 대해서 크게 수축시킨 후에, 또는 수축과 함께 당해 다른 폴리머를 포함하는 영역에 하전 입자 빔의 주사에 의해 얻어지는 신호에 의거하여, 상기 다른 폴리머의 복수의 에지 간의 치수 측정을 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 측정 방법.
A pattern measuring method for carrying out dimensional measurement of a pattern formed on a sample based on detection of charged particles obtained by scanning a charged particle beam on a sample,
The present inventors have found that a polymer compound used in a self-organizing lithography technique can be obtained by shrinking a specific polymer from a plurality of polymers forming the polymer compound by irradiating charged particles to a great extent with respect to another polymer, Wherein measurement of the dimension between a plurality of edges of said another polymer is performed based on a signal obtained by scanning of the charged particle beam in an area including said another polymer.
제1항에 있어서,
상기 하전 입자 빔을 주사함으로써 얻어지는 신호의 검출에 의거하여 상기 특정한 폴리머의 에지 부분의 휘도를 구하고, 당해 휘도 정보에 의거하여, 상기 하전 입자의 조사의 종료, 또는 상기 하전 입자 빔에 의한 측정을 개시하는 것을 특징으로 하는 패턴 측정 방법.
The method according to claim 1,
Determining the luminance of the edge portion of the specific polymer on the basis of the detection of the signal obtained by scanning the charged particle beam and terminating the irradiation of the charged particles or the measurement by the charged particle beam based on the luminance information And the pattern is measured.
제2항에 있어서,
상기 신호의 검출은, 상기 하전 입자 빔에 대하여 경사진 방향에 마련된 검출기에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 측정 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the detection of the signal is performed by a detector provided in an inclined direction with respect to the charged particle beam.
제1항에 있어서,
상기 특정한 폴리머를 수축시키기 위한 하전 입자는, 상기 하전 입자 빔, 또는 당해 하전 입자 빔을 방출하는 하전 입자원과는 다른 하전 입자원으로부터 방출되는 하전 입자인 것을 특징으로 하는 패턴 측정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the charged particles for shrinking the specific polymer are charged particles emitted from the charged particle beam or a charged particle source different from the charged particle source for emitting the charged particle beam.
제4항에 있어서,
상기 다른 하전 입자원은, 상기 시료 표면에 평행한 면을 갖는 면 형상 전자원인 것을 특징으로 하는 패턴 측정 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the other charged particle source is a planar electron having a plane parallel to the surface of the sample.
시료에 하전 입자 빔을 주사함으로써 얻어지는 하전 입자의 검출에 의거하여, 시료 위에 형성된 패턴의 치수 측정을 실행하는 하전 입자선 장치에 있어서,
자기 조직화 리소그래피 기술에 이용되는 고분자 화합물에 대하여, 하전 입자를 조사해서 당해 고분자 화합물을 형성하는 복수의 폴리머 중, 특정한 폴리머를 다른 폴리머에 대해서 크게 수축시키는 하전 입자의 조사 조건이 기억된 기억 매체와, 당해 기억 매체에 기억된 조건에 의거하여, 하전 입자를 조사한 후에, 또는 수축과 함께 당해 다른 폴리머를 포함하는 영역에 하전 입자 빔의 주사에 의해 얻어지는 신호에 의거하여, 상기 다른 폴리머의 복수의 에지 간의 치수 측정을 행하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
A charged particle beam apparatus for carrying out dimensional measurement of a pattern formed on a sample based on detection of charged particles obtained by scanning a charged particle beam on a sample,
A storage medium storing irradiation conditions of charged particles for shrinking a specific polymer to a large amount of other polymers among a plurality of polymers forming the polymer compound by irradiating charged particles with a polymer compound used in a self-organizing lithography technique; On the basis of a signal obtained by scanning a charged particle beam on a region containing the other polymer after irradiating the charged particle or on shrinkage based on the conditions stored in the storage medium, And a control device for carrying out dimension measurement.
제6항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 하전 입자 빔을 주사함으로써 얻어지는 신호의 검출 에 의거하여 상기 특정한 폴리머의 에지 부분의 휘도를 구하고, 당해 휘도 정보에 의거하여, 상기 하전 입자의 조사의 종료, 또는 상기 하전 입자 빔에 의한 측정을 개시하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
The method according to claim 6,
The control device calculates the luminance of the edge portion of the specific polymer on the basis of the detection of the signal obtained by scanning the charged particle beam, and based on the luminance information, Wherein the measurement of the charged particle beam is started.
제7항에 있어서,
상기 하전 입자 빔에 대하여 경사진 방향에 검출기를 구비하고, 상기 제어 장치는, 당해 검출기의 출력에 의거하여, 상기 하전 입자의 조사의 종료의 실행, 또는 상기 하전 입자 빔에 의한 측정을 개시하는 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the controller is provided with a detector in an oblique direction with respect to the charged particle beam, wherein the control device is configured to execute the end of irradiation of the charged particles or start the measurement by the charged particle beam based on the output of the detector Characterized in that the charged particle beam device comprises:
제6항에 있어서,
상기 특정한 폴리머를 수축시키기 위한 하전 입자는, 상기 하전 입자 빔, 또는 당해 하전 입자 빔을 방출하는 하전 입자원과는 다른 하전 입자원으로부터 방출되는 하전 입자인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the charged particles for shrinking the specific polymer are charged particles emitted from the charged particle beam or a charged particle source different from the charged particle source for emitting the charged particle beam.
제9항에 있어서,
상기 다른 하전 입자원은, 상기 시료 표면에 평행한 면을 갖는 면 형상 전자원인 것을 특징으로 하는 하전 입자선 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the other charged particle source is a planar electron having a plane parallel to the surface of the sample.
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