CN1411047A - 微细图形检查装置和方法、cd－sem的管理装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微细图形检查装置，具备：第1运算单元，用来接受向在与要形成被检查图形的基板同一基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的第1个2次电子信号的数据，和上述测试图形的断面的轮廓形状数据，把上述第1个2次电子信号变数分离成把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，和根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数；存储单元，具有存放由该第1运算单元得到的上述第1到第3函数的第1存储区域；第2运算单元，用来接受向上述被检查图形照射上述电子束得到的第2个2次电子信号，执行用存放在上述存储单元中的上述第1到第3函数从上述第2个电子信号中调出以上述被检查图形的断面形状为基础的成分的运算。

Description

微细图形检查装置和方法、CD-SEM的管理装置和方法
技术领域
本发明涉及微细图形检查装置和检查方法，特别是涉及半导体器件制造工序中的微细图形检查装置和检查方法，以及CD-SEM装置的管理装置和管理方法。
现有技术
在半导体制造工序中，大多用一种被称之为CD-SEM(CriticalDimension Scanning Electron Microscope，临界尺寸扫描电子显微镜)的扫描式电子显微镜进行微细图形的尺寸检查。
CD-SEM的尺寸测量的原理，如图15所示，主要利用2次电子信号的强度依赖于图形的形状而变动的现象。就是说，如同图(a)所示，如设1次束(电子束)和被该电子束照射的图形侧壁的法线成分之间的角度为θ，则从照射点发射出来的2次电子信号的大小可由下式的Lanbert的扩散反射模型概略地给出。
[式1]
I＝I0(cosθ)-n     …式(1)
其中，n是扩散指数，是接近于1的正数。
根据该原理，在图形轮廓陡峻的边缘附近信号将急剧地增加。因此，在使用通常的SEM的微细图形检查方法的情况下，就要对该边缘附近的信号进行解析，用例如图15(b)所示的阈值法或峰值检测、函数模型等定义边缘位置，作为边缘间距离计算图形的尺寸。
但是，由于在1次束中具有扩展或归因于从照射点附近的表面产生的电子的散射在发射2次电子的区域中存在着扩展，束扫描信号不均一，在对信号做乘法运算时为了提高SN比使图形和束之间的相对位置变动的效应以及对信号进行AD转换时产生的数字误差等等的原因，电子信号在电方面和数值方面都会受到调制。为此，现实情况是在边缘部分的信号处就会产生扩展。此外，以由与1次束的照射条件相对应地在样品表面上感应出来的表面电位的不平衡产生的信号的失真或根据侧壁的带电效应使2次电子发射效率受到影响的效果，和原子序号密度介电系数等的材质为基础的对比度等也会对2次电子信号造成影响。作为结果，实际上可以得到的信号强度是把这些诸多要因叠加到式(1)上的强度。
根据这些效果，在图形边缘附近的信号变宽的结果，在现有的边缘定义方式中，结果就变成为要把边缘定义为处于比实际的图形边缘恰好往外侧数毫微米到数十毫微米的地方。此外，这些效果，也会随着图形的高度或宽度、其平面形状、图形形状与1次电子的扫描方向之间的关系、1次束的照射条件、图形的材质等的不同而变动。为此，要在多个图形彼此间严密地比较其尺寸是困难的。
另一方面，人们还提出了若干个可以对上边所说的边缘附近的信号进行调制的要因之内的若干要因进行补偿的技术。
例如，在1992年春季第39回应用物理学关系联合讲演会预稿集No.2.p566中，人们就提出了预先测量好1次束的扩展，并根据线形轮廓对扩展的成分进行去褶积的方法。但是，可以用该方法进行修正的仅仅是1次束的扩展效果。
此外，例如，在Proc.SPIEvol.3677，pp669-685(1999)中，借助于CD-SEM取得具有极其垂直的侧壁形状的抗蚀剂图形的边缘附近的信号波形，并把其半值宽度定义为ABW(Apparent Beam Width，视在束宽度)。在该文献中，由于要预先弄明白该ABW归因于上边所说的种种的变动要因如何地进行变化，所以在原理上说就变成为可以用其结果从CD-SEM的信号波形得到与实际的图形边缘位置对应的位置信息。但是，并没有提供与这样的例子有关的具体的实施方案。此外，由于为了研究ABW而使用的样品的侧壁形状也不是完全地垂直，故在ABW的推算中还包含有由其影响产生的误差。
此外，在同上Proc.SPIEvol.3677(1999)的pp.640-649中，讲述了这样的方法：以图形的断面形状和SEM的束条件、样品的材质等的信息为基础，借助于蒙特卡罗仿真，预测信号波形，反过来，使得该波形与实际上取得的信号波形一致那样地决定信号传递函数，最后，借助于每次都从所得到的2次电子信号中除去该信号传递函数的成分的办法，预测被检查图形的断面形状。但是，在该方法中，由于要在设定了产生信号波形的物理模型之后才进行蒙特卡罗计算，故就象表面已经带电的状况那样，在所采用的模型不成立的情况下，就会发生大的误差。而且，蒙特卡罗计算，由于通常非常地需要时间，故作为检查方法是不实用的。
本发明就是鉴于上边所说的事项而发明的，目的在于提供以高精度且以高速检查微细图形的装置、方法和CD-SEM装置的管理装置、管理方法以及程序和计算机可读取的记录媒体。
发明内容
本发明借助于以下的手段解决上述课题。
就是说，根据本发明的第1个方面，可以提供具备下述单元的微细图形检查装置：第1运算单元，用来接受向在与要形成被检查图形的基板同一基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的第1个2次电子信号的数据，和上述测试图形的断面的轮廓数据，把上述第1个2次电子信号变数分离成把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，和根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数；存储单元，具有存放由该第1运算单元得到的上述第1到第3函数的第1存储区域；第2运算单元，用来接受向上述被检查图形照射上述电子束得到的第2个2次电子信号的数据，执行用存放在上述存储单元中的上述第1到第3函数从上述第2个电子信号中调出以上述被检查图形的断面形状为基础的成分的运算。
此外，根据本发明的第2个方面，可以提供具备如下单元的CD-SEM装置的管理装置：运算单元，用来由多个不同的CD-SEM装置分别接受向在与要形成被检查图形的基板同一基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的2次电子信号的数据，同时，接受上述测试图形的断面的轮廓数据，对于上述每一个CD-SEM装置，都把上述2次电子信号变数分离成把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数；存储单元，用来把用上述运算单元得到的上述第1函数存放到每个上述CD-SEM装置内；监视单元，用来在上述CD-SEM装置彼此间比较上述第1函数，监视上述CD-SEM装置间的性能差距。
此外，根据本发明的第3个方面，可以提供具备如下单元的CD-SEM装置的管理装置：运算单元，用来由同一个CD-SEM装置在不同的时期接受基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的2次电子信号的数据，同时，接受上述测试图形的断面的轮廓数据，对于上述每一个时期内都把上述2次电子信号变数分离成如下函数，即把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数；存储单元，用来与上述时期分别对应地存放用上述运算单元得到的上述第1函数；监视单元，用来在上述时期彼此间比较上述第1函数，监视在上述CD-SEM装置中的时间性变动。
此外，根据本发明的第4个方面，可以提供具备如下步骤的微细图形检查方法：获取向在与要形成被检查图形的基板同一基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的第1个2次电子信号的数据，和上述测试图形的断面的轮廓数据的步骤；把上述第1个2次电子信号变数分离成把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数的第1运算步骤；存储用上述第1运算步骤得到的上述第1到第3函数的第1存储步骤；获取向被检查图形照射上述电子束得到的第2个2次电子信号的数据的步骤；用所存储的上述第1到第3函数，执行从上述第2个电子信号调出以上述被检查图形的断面形状为基础的成分的运算的第2运算步骤。
此外，根据本发明的第5个方面，可以提供使计算机执行上边所说的微细图形检查方法的一系列的步骤的程序和存放该程序的计算机可读取的记录媒体。
此外，根据本发明的第6个方面，可以得到具备如下步骤的CD-SEM装置的管理方法：由不同的多个CD-SEM装置分别获取向在基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的2次电子信号的数据的步骤；获取上述测试图形的断面的轮廓数据的步骤；对上述每个CD-SEM装置，把上述2次电子信号变数分离成把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数的运算步骤；把用该运算步骤得到的上述第1函数存放到上述每个CD-SEM装置内的存储步骤；在上述CD-SEM装置间比较上述第1函数，监视在上述CD-SEM装置中的性能差距的步骤。
此外，根据本发明的第7个方面，可以得到具备如下步骤的CD-SEM装置的管理方法：由同一个CD-SEM装置在不同的时期获取向在基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的2次电子信号的数据的步骤；获取上述测试图形的断面的轮廓数据的步骤；对于上述每一个时期都把上述2次电子信号变数分离成如下函数，即把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数的运算步骤；与上述时期分别对应地存放在上述运算步骤中得到的上述第1函数的存储步骤；在上述时期彼此间比较上述第1函数，监视在上述CD-SEM装置中的时间性变动的监视步骤。
此外，根据本发明的第8侧面，可以提供使计算机执行上边所说的CD-SEM装置的管理方法的一系列的步骤的程序和存储有该程序的计算机可读取的记录媒体。
附图的简单说明
图1是说明本发明的微细图形检查装置的实施形态1的框图。
图2的流程图示出了本发明的微细图形检查方法的实施形态1的概略步骤。
图3的流程图示出了本发明的微细图形检查方法的实施形态1的概略步骤。
图4(a)的曲线图示出了表明被检查图形的一个例子的断面形状的形状函数，(b)的曲线图示出了(a)的被检查图形的材质函数，(c)的曲线图示出了信号失真函数，此外，(d)的曲线图示出了从用CD-SEM装置得到的2次电子信号波形中减去(b)材质函数和(c)的信号失真函数的各个成分后的结果。
图5是说明使2次电子信号波形与形状函数具有关系的形状应答函数的说明图。
图6的曲线图以与现有技术之间的对比的形式示出了图2和图3所示的微细图形检查方法的效果。
图7的流程图示出了本发明的微细图形检查方法的实施形态2的概略步骤。
图8的流程图示出了本发明的微细图形检查方法的实施形态2的概略步骤。是图6所示的微细图形检查方法的说明图。
图9是图7和图8所示的微细图形检查方法的说明图。
图10的流程图示出了本发明的微细图形检查方法的实施形态3的概略步骤。
图11的流程图示出了本发明的微细图形检查方法的实施形态3的概略步骤。
图12是图10和图11所示的微细图形检查方法的说明图。
图13是说明本发明的微细图形检查装置的实施形态2的框图。
图14是说明本发明的CD-SEM装置的一个实施形态的概略构成的框图。
图15是说明现有技术的图形尺寸测量原理的说明图。
优选实施形态
以下边参看附图边对本发明的若干个实施形态进行说明。另外，在以下的各个图中，对于同一部分赋予同一标号而适宜省略其说明。
(1)微细图形检查装置的实施形态1
图1的框图示出了本发明的微细图形检查装置的实施形态1，同时还示出了连接到其上边的CD-SEM装置。示于同图的微细图形检查装置10，具备电子光学系控制部分122，计算机120，存储器MR1、MR2，显示部分124和输入部分126。
在图1中一并示出的CD-SEM装置110包括载置基板S的载物台114，电子光学系统112，2次电子探测器116和信号处理部分118。电子光学系统112，产生电子束EB并向已形成了本身就是检查对象的微细图形的基板S照射电子束EB。2次电子探测器116探测归因于电子束EB的照射而从基板S的表面上放射出来的2次电子/反射电子/背散射电子。信号处理部分118把由借助于2次电子探测器116探测到的2次电子/反射电子/背散射电子构成的模拟图像变换成数字图像后进行放大，作为2次电子信号提供给计算机120。
计算机120根据存储在存储器MR1中的菜单文件对整个装置进行控制。计算机120还通过电子光学系控制部分122连接到CD-SEM装置110的电子光学系统112上，向电子光学系控制部分122供给控制信号，同时也连接到CD-SEM装置110的信号处理部分118上，接受从信号处理部分118供给的2次电子信号。此外，计算机120还连接到断面SEM上，对由该断面SEM供给的图形断面形状数据进行处理，并借助于后边要讲的步骤，计算被检查图形的尺寸，或计算其3维形状的各种特征量。
显示部分124连接到计算机120上并适宜显示处理状况。
输入部分126包括键盘KB和鼠标M，被连接到计算机120上并借助于操作员的操作供给各种信号。
作为本发明的的微细图形检查方法的实施形态，以下对图1所示的微细图形检查装置10的更为具体的动作进行说明。
(2)微细图形检查方法的实施形态1
图2和图3的流程图示出了本实施形态的微细图形检查方法的概略步骤，此外，图4和图5则是图2和图3所示的微细图形检查方法的说明图。
首先，在实际的被检查图形的检查之前，制作已形成了测试图形的测试晶片(步骤S1)。作为测试晶片使用实际上要形成被检查图形的基板相同的基板。在本实施形态中，使用已涂敷上100nm的反射防止膜的基板。测试图形在对于与被检查图形相同的图形，故意地给予若干工艺变动的状态下，在测试晶片上边形成。
说得更具体点，用配置有网罗了使用被检查图形的形成工艺的图形宽度和被检查图形的晶片坐标上边的方向以及要使用的图形节距之间的所有的组合的测试图形的光掩模，每一次投料量都使之变化地把光暴光装置的设定焦点值和设定暴光量复制到测试晶片上边。在本实施形态中，是图形尺寸采取约0.13微米、约0.15微米、约0.2微米这3个水准的线条宽度的线图形，图形节距，就是说线条宽度和线间的间隔部分的宽度之比为1∶1、1∶1.5、1∶3、1∶10。线图形，在把晶片缺口当作下边的情况下，形成可以选取水平方向(X方向)和垂直方向(Y方向)这两个方向的图形。其次使用配置有本身为它们的全部组合的24种的测试图形的光掩模，作为暴光时的焦点，以暴光装置的最佳焦点值为中心，以0.1微米的节距对每一次暴光投料量故意地使之变动。此外，暴光量，以线条宽度：间隔宽度为1∶1的0.13微米线图形化为大体上的目标值那样地形成的暴光量为中心，以该暴光量的2.5％为节距同样地对每一次暴光投料量故意地使之变动。
接着，把如上那样地制成的测试晶片搬入到微细图形检查装置10的CD-SEM装置110(参看图1)内，对所有的暴光投料量的所有的测试图形，都取得在CD-SEM观察中得到的2次电子信号I(x)的数据(图2，步骤S2)。
其次，从CD-SEM装置110内搬出上述测试晶片，把全部的测试投料量上边的所有的测试图形，在与其长边方向垂直的方向上劈开后搬入到断面SEM中去，对于全部暴光投料量上边的所有的测试图形分别取得断面观察图像(步骤S3)。
其次，对所取得的断面观察图像进行2值化处理，作为断面的轮廓的数值数据取得与黑白的边界对应的图像的像素坐标，把该结果当作表示断面形状的函数S(ξ)(步骤S4)。图4(a)示出了该断面形状函数的一个例子。
其次，使在步骤S2中取得的2次电子信号波形I(x)与在上述步骤S4中取得的断面形状函数S(ξ)对应，借助于形状应答函数R、材质函数M(x)、信号失真函数D(x)，使两者关系标准化为以下的形式(步骤S5)。 I ( x ) = ∫ - ∞ ∞ R ( x - ξ ) σ ( ξ ) dξ + M ( x ) + D ( x ) …式(2)
其中，σ(ξ)是相当于(1)的(cosθ)-n的形状反差函数，可以用下式的关系与形状函数S(x)结合起来。 σ ( x ) = { 1 + [ dS ( ξ ) dξ ] } n / 2 …式(3)
n是上边所说的Lanbert法则中的扩散指数，由于该指数在大体的情况下都可以看作是1，故在以后的步骤中，当作是与1相等的数值，从上边所说的S(ξ)求σ(x)(步骤S6)。
材质函数M(x)，借助于构成图形的层构造变成为图4(b)所示的那种阶跃函数。就是说，在存在抗蚀剂的部分处设其大小为M1，在不存在抗蚀剂的部位处则设其大小为M0。
此外，信号失真函数D(x)是形状函数S(x)的函数，规定构成应进行评价的图形的材料和CD-SEM装置110的观察条件。图4(c)示出了与图4(a)所示的形状函数S(x)对应的信号失真函数D(x)。在这里，作为CD-SEM装置110的观察条件，相当于束扫描方向对于束扫描频率、观察倍率、样品电流、信号取得时间、信号乘法运算次数、图形边缘方向所构成的角度(参看图15(a))和扫描区域中的检查对象图形位置等。
在本实施形态中，用以下的形式表示D(x)。
D(x)＝d0+d1x+d2x2      …式(4)
其次，研究与种种的焦点和剂量对应的测试图形的用CD-SEM装置110得到的2次电子信号波形I(x)边缘附近以外的成分，借助于此，用最小2乘法取得M1、M0的值和D(x)的函数形式。结果是在本实施形态中，由于M1、M0是极其类似的物质，得知也可以作成为同一个值。于是，把该值定为常数M。
用以上的步骤得到的σ(x)、M(x)和D(x)的各个成分，被存储到存储器MR2(参看图1)内。
接着，从信号I(x)中减去M(x)、D(x)的成分，设其结果为Id(x)(图2，步骤S7)。图4(d)示出了Id(x)的一个例子。
其次，用由种种的信号得到的Id(x)对应的σ(ξ)数值式地执行去褶积运算，然后，对具有使焦点·剂量变动的种种的形状的图形执行该去褶积运算对所得到的结果进行加法平均，变成为R(x-ξ)，存放到存储器MR2内(步骤S8)。另外，去褶积运算，可以借助于例如CQ出版社发行的‘用于科学计算的图形数据处理(南茂男著，1986)’第7章中的那种行列式的计算，简便地执行。
借助于以上的一系列的步骤，就可以决定全部信号应答函数。另外，形状应答函数R，如图5所示，变成为在边缘附近具有峰值的函数，其半值宽度约为8nm。
其次，使用通过以上的步骤计算出来的每一个函数，用以下的步骤计算被检查图形的边缘位置(图3)。
就是说，首先，用与图2所示的步骤同样的信号取得条件取得作为检查对象的线图形的信号波形I(x)(步骤S11)。
其次，按照式(2)使2次电子信号标准化，从存储器MR2中调出M(x)、D(x)的各个成分，从标准化后的I(x)中减去(M(x)、D(x)(步骤S12)。
其次，从存储器MR2中调出已知的形状应答函数R(x-ξ)的成分，对用上述步骤S12的步骤进行减法运算后的结果，用该形状应答函数R(x-ξ)执行去褶积运算。该运算也用与上边所说的方法同样的方法执行。
接着，把去褶积运算的结果看作是形状反差函数σ，计算与图形边缘位置对应的位置(步骤S14)。
最后，以用上述步骤得到的图形边缘位置的间隔为图形尺寸进行计算(步骤S15)。
在借助于上边所说的一系列的步骤，对已形成了被检查图形的晶片进行了尺寸测量之后，对于该被检查图形再次执行断面观察，并对从断面观察的结果得到的图形尺寸、本实施形态的测量结果和按以往阈值方法计算出来的测量结果进行比较。图6示出了比较结果的一个例子。在同图中，直线L1表示本实施形态的测量结果，而直线L2表示现有的阈值法的测量结果。在阈值法的情况下，采用阈值50％。如图6所示，已经确认：本实施形态的检查这一方接近于观察结果而不依赖于图形的形状或图形节距。
另外，在本实施形态中，用断面观察用的SEM执行图形的断面观察，并从该结果取得了图形形状的信息，但是这也可以由进行评价的操作员根据各自的用途用别的方法进行。例如，也可以用对晶片托盘进行加工的CD-SEM，使得可以装载例如劈开后的样品而不使用断面观察用的SEM。此外，在进行需要高分辨率的边缘信息的高精度的测定时，也可以借助于TEM(透射式电子显微镜)执行断面观察。此外，在虽然图形的断面形状取决于工艺极大地变动，但是在要求技术规格方面必须是高的边缘分辨率这样的情况下，也可以利用借助于AFM(Atomic Force Microscope，原子力显微镜)取得的断面数据。
此外，在本实施形态中，如式(2)所示，虽然用基于形状的成分和基于材质的成分以及基于波形失真的成分的线性组合表示2次电子信号，，但是这并非一定要是线性组合不可，例如，也可以表示为这3个成分的积，这时，只要能够取得用3个的积表示的信号的对数，就可以象本实施形态那样归结于上边所说的3个成分之和。
如上所述，本实施形态的一个大特征就是作为信号波形的模型，基于形状的成分、基于材质的成分和表示信号失真的成分，采用可进行变数分离的函数形式。
在断面形状的数值化时，在本实施形态的情况下，虽然借助于2值化处理求断面观察图像，但是，这也不是对本发明的限定。就是说，与在CD-SEM中采用的方法同样，既可以从与图像的浓淡对应的阈值处理的结果求断面的轮廓数据，也可以借助于手动帮助使用数字化器使断面图像数据数值化。这一点对于TEM图像也是同样的。在使用AFM的情况下，由于断面数据本来就可以作为数值数据取得，故只要按照原样地使用这些数据即可。
(3)微细图形检查方法的实施形态2
其次，参看图7到图9对本发明的微细图形检查方法的实施形态2进行说明。
图7和图8的流程图示出了本实施形态的微细图形检查方法的概略步骤，图9是图7和图8所示的检查方法的说明图。
由与图2之间的对比可知，在图7的流程图中，从形成了测试晶片之后到得到信号应答函数为止的步骤S21到S28的步骤，与上边所说的实施形态1实质上是同样的，相当于给各个步骤的序号加上一个20。因此，在以下从本身为本实施形态所特有的步骤的步骤S29开始进行说明。
就是说，在借助于步骤S28求到了信号应答函数R(x-ξ)后，求R(x-ξ)的逆函数R-1，作为离散数据存放在存储器MR2中(步骤S29)。图9(a)示出了R(x-ξ)及其逆函数R-1。
在这里，逆函数R-1，可以看作是一种数字滤波器。该数字滤波器的效果，所注目的位置离开图形边缘越远影响就越小。于是，如图9(a)所示，在本实施形态中，把滤波器的范围(大小)设为R的半值宽度WhR的5倍，设除此之外的成分为0。
然后，如图8所示，在对于由CD-SEM装置110取得的信号波形I(x)进行了减去材质函数M(x)和信号失真函数D(x)的减法运算之后(步骤S31、S32)，乘上上边所说的R-1(步骤S33)。其结果如图9(b)所示变成为曲线。
最后，如图9(c)所示，根据该滤波结果数值式地计算相当于被检查图形的底边缘的位置(步骤S34)，把该间隔的计算结果定义为图形尺寸(步骤S35)。
如上所述，倘采用本实施形态，由于执行在信号的数字波形处理中可以简便地使用的滤波处理，故可以比上边所说的实施形态1更为高速地进行比起现有技术的方法来与断面观察的结果之间的相关度更高的尺寸测量。
(4)微细图形检查方法的实施形态3
其次，参看图10到图12对本发明的微细图形检查方法发实施形态3进行说明。
图10和图11的流程图示出了本实施形态的微细图形检查方法的概略步骤，图13是图10和图11所示的检查方法的说明图。
由图2和图3之间的对比可知，在本实施形态中，从形成了测试晶片后到经由信号应答函数的取得到形状反差函数σ的取得为止的步骤S41到S53的步骤，与上边所说的实施形态1实质上是同样的，相当于给各个步骤的序号加上一个40。因此，在以下从本身为本实施形态所特有的步骤的步骤S54开始进行说明。
就是说，在步骤S54中，采用用式(3)对函数σ进行数值积分的办法，计算形状函数S(x)。
其次，计算被检查图形的3维形状的特征量(步骤S55)。在这里，在3维形状的特征量中，除去被检查图形的膜厚H之外，还包括表示其顶边缘的圆角化程度的量ΔT，顶部的曲率半径R，表示底边缘部分的下摆引出程度的量ΔB，下摆部分的高度Δh，侧壁的锥形角θt，和驻波的有无。边参看图12边具体地对这些特征量的计算方法进行说明。
首先，如图12所示，对被检查图形的形状函数S(x)使图形边缘部分的轮廓近似于2条直线L3、L4。在这里，如同图(a)所示，在图形边缘部分的轮廓对2条直线L3、L4分别波动得大的情况下，就可以判定为存在着驻波。至于膜厚H、ΔT、曲率半径R、ΔB、Δh和锥形角θt，如同图(a)所示的那样。
在现有技术的情况下，给刻蚀工序造成影响的上边所说的3维形状，采用或者是劈开图形的断面进行断面观察，或者是使用AFM的办法对图形尺寸的测定独立开来地进行评价。倘采用本实施形态，则可以在图形尺寸的测长时同时使这样的3维形状定量化。
(5)微细图形检检查装置的实施形态2
其次，边参看图13边对本发明的微细图形检查装置的实施形态2进行说明。同图是示出了本发明的微细图形检查装置20的框图。就象在与图1所示的微细图形检查装置10的对比中所弄明白的那样，本实施形态的微细图形检查装置20，还具备把CD-SEM装置110的信号处理部分118和计算机130连接起来的去褶积运算电路128。在上边所说的实施形态1中，计算机120执行去褶积运算，在本实施形态中，专用的运算电路128执行各种去褶积运算。计算机130的构成，除去不执行去褶积运算这一点之外，实质上与图1所示的计算机120是相同的。
此外，本实施形态的微细图形检查装置20的其它的构成，与上边所说的微细图形检查装置10的构成实质上是同样的。此外，微细图形检查装置20的动作，实质上也与微细图形检查装置10是同样的。因此，其详细的说明予以省略。
(6)CD-SEM装置的管理装置的一个实施形态
图14的框图示出了本发明的CD-SEM装置的管理装置的一个实施形态的概略构成。同图所示的管理装置30，除去图1所示的微细图形检查装置的构成之外，还具备连接到计算机120和电子光学系统控制部分122上的CD-SEM监视部分132。在存储器MR1中存储记述后边要讲述的CD-SEM装置的管理方法的一系列的步骤的菜单文件。此外，计算机120根据该菜单文件计算各个CD-SEM装置1～n的形状应答函数R1～Rn，与各个计算时期对应起来地把计算结果存储到存储器MR2中。CD-SEM监视部分132，根据已存放在存储器MR2内的这些形状应答函数R1～Rn，监视各个CD-SEM装置1～n彼此间的性能差距和各个CD-SEM装置自身的时间性变动，并向电子光学系统控制部分122供给用来调整束照射条件或光学系统的控制信号。CD-SEM监视部分132，监视CD-SEM装置的时间性变动的结果，在存在着低于所希望的性能的CD-SEM装置的情况下，还发出应当使该装置停止进行维修的信息，并通过计算机120的显示部分124进行显示。
作为本发明的CD-SEM装置的管理方法的一个实施形态，以下对CD-SEM装置的管理装置30的更具体的动作进行说明。
(7)CD-SEM装置的管理方法的一个实施形态
首先，在把管理装置30连接到CD-SEM1上，借助于图2的步骤S1～S8所示的步骤，计算出测试图形的形状反差函数σ(x)和CD-SEM1的信号应答函数之后，设CD-SEM1的形状应答函数为R1，与形状反差函数σ(x)一起存放到存储器MR2内。
接着，把本身为与CD-SEM1不同的装置的CD-SEM2连接到管理装置30上，借助于此对同一样品取得2次电子信号，从存储器MR2中调出上述σ(x)，并借助于该σ(x)执行去褶积运算，根据其结果对CD-SEM2计算形状应答函数R2，存放到存储器MR2内。
借助于以上的步骤同样地对除此之外的CD-SEM装置R3…Rn求形状应答函数R3、…Rn，并分别与计算时期对应地存放到存储器MR2。
CD-SEM监视部分132，从存储器MR2调出以上的结算结果，对各个CD-SEM装置的每一个装置计算形状应答函数的半值宽度，并对其结果相互进行比较。在比较的结果，存在着形状应答函数的半值宽度极大的装置的情况下，CD-SEM监视部分132就产生控制信号并供往电子光学系统控制部分122，借助于此，进行束照射条件或光学系统的调整，使得对于该装置变成为基准的半值宽度。
管理装置30然后每隔恒定的时间执行上边所说的步骤。在这期间内，CD-SEM监视部分132，监视形状应答函数R的半值宽度的时间性变动。其结果，在出现了其半值宽度超过了基准值的CD-SEM装置的情况下，CD-SEM监视部分132使得该装置停止那样地产生信息信号并用显示装置124进行显示督促进行装置的维修。
倘采用本实施形态的管理方法，则可以高精度地控制CD-SEM装置间的性能差距和尺寸值的时间性变动。
(8)程序和记录媒体
上边所说的微细图形检查方法的一系列的步骤，也可以作成为存放到程序内使计算机读出来后予以执行。借助于此，可以用通用计算机实现本发明的微细图形检查方法。此外，还可以把上边所说的微细图形检查方法的一系列的步骤存储到软盘或CD-ROM等的记录媒体内，使计算机读出来后予以执行。
此外，既可以上边所说的微细图形检查方法的一系列的步骤，存放到程序内使计算机读出来后予以执行，也可以作为把要使计算机执行的程序，存储到软盘或CD-ROM等的记录媒体内，使计算机读出来后予以执行。借助于此，就可以用通用计算机实现本发明的CD-SEM装置的管理方法。
记录媒体，不仅限定于磁盘或光盘等的可携带的媒体，也可以是硬盘装置或存储器等的固定式的记录媒体。此外，也可以通过互连网等的通信线路(包括无线通信)颁布已组装进上边所说的微细图形检查方法或CD-SEM装置的管理方法的一系列的步骤的程序。此外，还可以使上边所说的微细图形检查方法或CD-SEM装置的管理方法的一系列的步骤的程序加密化，或者加上调制或压缩的状态下，通过互连网等的有线或无线线路，或者存储于记录媒体内之后予以颁布。
以上，对若干个本发明的实施形态进行了说明，但是，本发明并不限于上述实施形态，在其技术范围内，当然可以进行种种的变形予以实施。发明的效果
如上所述，本发明将收到如下的效果。
就是说，倘采用本发明，则可以提供以高精度且以高速检查微细图形的微细图形检查装置和微细图形检查方法。
此外，倘采用本发明，则可以提供可以高精度地控制CD-SEM装置间的性能差距和尺寸的时间性变动的CD-SEM装置管理装置和管理方法。

Claims (18)

1.一种微细图形检查装置，具备：
第1运算单元，用来接受向在与要形成被检查图形的基板同一基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的第1个2次电子信号的数据，和上述测试图形的断面的轮廓形状数据，把上述第1个2次电子信号变数分离成把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，和根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数；
存储单元，具有存放由该第1运算单元得到的上述第1到第3函数的第1存储区域；
第2运算单元，用来接受向上述被检查图形照射上述电子束得到的第2个2次电子信号，执行用存放在上述存储单元中的上述第1到第3函数从上述第2个电子信号中调出以上述被检查图形的断面形状为基础的成分的运算。
2.根据权利要求1所述的微细图形检查装置，其特征在于：还具备计算由上述第1运算单元得到的上述第1函数的逆函数的第3运算单元，
上述存储单元还具备把上述逆函数作为数字滤波器存放起来的第2存储区域，
上述第2运算单元，采用从上述存储单元的上述第2存储区域调出上述第2和第3函数并从上述第2个2次电子信号中减去上述第2和第3函数，使上述数字滤波器作用于该减法运算结果，调出基于上述被检查图形的断面形状的成分。
3.根据权利要求1或2所述的微细图形检查装置，其特征在于：上述第2运算单元，还根据基于所调出的上述被检查图形的断面形状的成分，计算上述被检查图形的3维形状的特征量。
4.根据权利要求3所述的微细图形检查装置，其特征在于：上述特征量，在上述被检查图形的膜厚、顶边缘附近的形状变化的量、顶部的曲率半径、底边缘附近的形状变化的量、下摆部分的高度、侧壁的锥形角度和上述侧壁中的驻波的有无之内，至少含有一种。
5.一种CD-SEM装置的管理装置，具备：
运算单元，用来由多个不同的CD-SEM装置分别接受向在与要形成被检查图形的基板同一基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的2次电子信号的数据，同时，接受上述测试图形的断面的轮廓形状数据，对于上述每一个CD-SEM装置，都把上述2次电子信号变数分离成把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数；
存储单元，用来把用上述运算单元得到的上述第1函数存放到每个上述CD-SEM装置内；
监视单元，用来在上述CD-SEM装置彼此间比较上述第1函数，监视上述CD-SEM装置间的性能差距。
6.根据权利要求5所述的CD-SEM装置的管理装置，其特征在于：
上述运算单元，由上述多个CD-SEM装置在不同的时期分别取得上述2次电子信号的数据，对每一个上述CD-SEM装置和在上述每一个时期，都把上述2次电子信号变数分离成上述第1到第3函数，
上述存储单元，分别与各个CD-SEM装置和各个时期之间的组合加以对应地存放由上述运算单元得到的上述第1函数，
上述监视单元，在上述CD-SEM装置彼此间和上述时期彼此间比较上述第1函数，以监视上述CD-SEM装置间的性能差距和时间性变动。
7.一种CD-SEM装置的管理装置，具备：
运算单元，用来由同一个CD-SEM装置在不同的时期接受向在基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的2次电子信号的数据，同时，接受上述测试图形的断面的轮廓数据，对于上述每一个时期，都把上述2次电子信号变数分离成如下函数，即把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数；
存储单元，用来与上述时期分别加以对应地存放用上述运算单元得到的上述第1函数；
监视单元，用来在上述时期彼此间比较上述第1函数，监视在上述CD-SEM装置中的时间性变动。
8.一种微细图形检查方法，具备：
获取向在与要形成被检查图形的基板同一基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的第1个2次电子信号的数据，和上述测试图形的断面的轮廓形状数据的步骤；
把上述第1个2次电子信号变数分离成把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数的第1运算步骤；
存储用上述第1运算步骤得到的上述第1到第3函数的第1存储步骤；
获取向被检查图形照射上述电子束得到的第2个2次电子信号的数据的步骤；
用所存储的上述第1到第3函数，执行从上述第2个电子信号调出以上述被检查图形的断面形状为基础的成分的运算的第2运算步骤。
9.根据权利要求8所述的微细图形检查方法，其特征在于：还具备
计算由上述第1运算步骤得到的上述第1函数的逆函数的第3运算步骤；
把上述逆函数作为数字滤波器存储起来的第2存储步骤，
基于上述被检查图形的断面形状的成分，是采用从上述第2个2次电子信号中减去上述第2和第3函数的成分，使上述数字滤波器对该减法运算结果起作用的办法调出。
10.根据权利要求8所述的微细图形检查方法，其特征在于：还具备根据基于所调出的上述被检查图形的断面形状的成分，计算上述被检查图形的3维形状的特征量的步骤。
11.根据权利要求10所述的微细图形检查方法，其特征在于：上述特征量，在上述被检查图形的膜厚、顶边缘附近的形状变化的量、顶部的曲率半径、底边缘附近的形状变化的量、下摆部分的高度、侧壁的锥形角度和上述侧壁中的驻波的有无之内，至少含有一种。
12.一种程序，使计算机执行权利要求8到11中的任何一项权利要求所述的微细图形检查方法。
13.一种计算机可读取的记录媒体，存放有使计算机执行权利要求8到11中的任何一项权利要求所述的微细图形检查方法的程序。
14.一种CD-SEM装置的管理方法，具备：
从不同的多个CD-SEM装置分别获取向在一基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的2次电子信号的数据的步骤；
获取上述测试图形的断面的轮廓形状数据的步骤；
对上述每个CD-SEM装置，把上述2次电子信号变数分离成把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数的运算步骤；
把用该运算步骤得到的上述第1函数存放到上述每个CD-SEM装置内的存储步骤；
在上述CD-SEM装置间比较上述第1函数，监视在上述CD-SEM装置中的性能差距的步骤。
15.根据权利要求14所述的CD-SEM装置的管理方法，其特征在于：
上述2次电子信号的数据，分别由上述多个CD-SEM装置在不同的时期取得，
上述2次电子信号，对上述每一个CD-SEM装置和上述每一个时期，都变数分离成上述第1到第3函数，
由上述运算步骤得到的上述第1函数，分别与各个CD-SEM装置和各个时期之间的组合相对应地进行存储，
上述监视步骤，是在上述CD-SEM装置彼此间和上述时期彼此间比较上述第1函数，以监视上述CD-SEM装置间的性能差距和时间性变动的步骤。
16.一种CD-SEM装置的管理方法，具备：
由同一个CD-SEM装置在不同的时期获取向在基板上边以不同的断面形状形成的多个测试图形照射电子束得到的2次电子信号的数据的步骤；
获取上述测试图形的断面的轮廓形状数据的步骤；
在上述每一个时期内都把上述2次电子信号变数分离成如下函数，即把上述断面的轮廓形状包括在自变数内的第1函数，根据每个构成上述测试图形的材质用阶跃函数定义的第2函数，和表示信号的失真的大小的第3函数的运算步骤；
与上述时期分别对应地存放在上述运算步骤中得到的上述第1函数的存储步骤；
在上述时期彼此间比较上述第1函数，监视在上述CD-SEM装置中的时间性变动的监视步骤。
17.一种程序，使计算机执行权利要求14到16中的任何一项权利要求所述的微细图形检查方法。
18.一种计算机可读取的记录媒体，存放有使计算机执行权利要求14到16中的任何一项权利要求所述的微细图形检查方法的程序。
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