JP2006514408A5

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Publication number: JP2006514408A5
Application number: JP2004568318A
Authority: JP
Filing date: 2003-11-24
Publication date: 2010-09-24

Description

帯電粒子ビームの角度偏差を測定および縮小するための方法

関連出願

[001]本出願は、２００３年２月５日に提出され、「浮遊傾斜の測定および縮小（Ｓｔｒａｙｔｉｌｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）」と題された米国仮特許出願第６０／４４５，７８０号の優先権を請求するものである。

発明の分野

[002]本発明は、回路製作時に半導体ウェーハを検査するための、とりわけ角度偏差を測定して、角度偏差を縮小するためのシステムおよび方法に関する。

背景

[003]集積回路は複数の層を含む非常に複雑なデバイスである。各層は導電性材料および／または絶縁性材料を含んでいてもよいのに対して、他の層は半導電性材料を含んでいてもよい。これらの種々の材料は、通常は集積回路の予想機能性に従ってパターン配置される。パターンはまた集積回路の製造プロセスを反映している。

[004]製造プロセス時に集積回路を検査するために、種々の検査および不良分析技術が開発された。カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社のＶｅｒａＳＥＭ（商標）、Ｃｏｍｐｌｕｓ（商標）およびＳＥＭＶｉｓｉｏｎ（商標）などの種々の光学ならびに帯電粒子ビームの検査ツールおよび点検ツールが当分野では既知である。

[005]製造不良は集積回路の電気的特徴に影響を及ぼしうる。これらの不良の一部はパターンの必要寸法からの不要な変位に起因する。「限界寸法」（ＣＤ）はパターンラインあるいは２つのパターンライン間の幅である。限界寸法を測定する走査電子マイクロスコープはまたＣＤ−ＳＥＭとも称される。

[006]検査プロセスの目的の１つは、検査済みウェーはがこれらの限界寸法からの変位を含むか否かを決定することである。この検査は通常、サブミクロンの構成要素を電子ビームで走査することと、省略された電子を該走査の結果として検出することと、該検出された電子を処理して限界寸法を決定することとを含む。

[007]最近のＣＤ−ＳＥＭは、数ナノメートルという精度で、サブミクロン寸法の断面を有する構成要素を測定可能である。これらの断面のサイズは、製造および検査プロセスが改良され続ければ、将来的に縮小されると予想されている。

[008]"ＭｅｔｈｏｄｆｏｒｆｏｒｍｉｎｇａｃｒｉｔｉｃａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎＳＥＭｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｆｏｒｍｅｄ"と題された、Ｗａらの米国特許第６４２０７０３号は、２０ミクロンの長さにおいて２０ナノメートル未満の均一なライン幅を有する複数の金属ラインを含む較正スタンダードを生成するための方法について説明している。Ｗａは非常に正確なテスト構成を製造する能力を証明している。

[009]"ＭｕｌｔｉｐｉｔｃｈａｎｄｌｉｎｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒｍａｓｋａｎｄｗａｆｅｒＣＤ−ＳＥＭｓｙｓｔｅｍ"と題された、Ｓｉｎｇｈらの米国特許第６５７０１５７号は、複数の形状特徴を有することによって、複数の形状特徴の測定に応じてＣＤ−ＳＥＭ較正プロセスを製作する基準について説明している。Ｓｉｎｇｈは、複数の形状特徴の測定が、複数の測定に起因する較正スタンダードの劣化に対する脆弱性を縮小するという点を請求している。

[0010]"Ｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆａｆｅａｔｕｒｅｈａｖｉｎｇａｒｅ−ｅｎｔｒａｎｔｐｒｏｆｉｌｅ"と題された、Ｃｈｏｏらの米国特許第６５５９４４６号は、画像基板に垂直な仮想ラインに対する対向角での形状特徴の２つの走査に関連する形状特徴の断面特徴を測定するためのシステムおよび方法について説明している。Ｃｈｏｏは角度偏差の問題については扱っていない。当業者は、電子ビームの不要な角度偏差によって角度が正確に相対しないという点を認める。

[0011]"Ａｕｔｏｍａｔｅｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｓｅｖｅｒａｌｃｒｉｔｉｃａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｒｏｍｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｂｙｕｓｉｎｇｓｅｖｅｒａｌｔｉｌｔｅｄｂｅａｍｏｒｓａｍｐｌｅｓｃａｎｓ"と題された、Ａｒｃｈｉｅの米国特許第６４７２６６２号は、複数の傾斜ビームによってテストオブジェクトを照射すること、検出された波長を処理して限界寸法を定義することに関連している限界寸法測定方法を提供する。

[0012]ＣＤ−ＳＥＭ内では、電子ビーム経路は、ビームコントロールパラメータに応じて複数の偏向ユニットによってコントロールされている。機械的かつ電気的不完全性などの種々の理由から、テスト済みオブジェクトに対して所定の角度で配向されると思われる電子ビームがわずかに変位される。この角度偏差は測定誤差につながりうる。

[0013]電子ビームの角度偏差を測定するための効率的な方法およびシステムを提供する必要性がある。

[0014]例えば角度偏差を実質的に縮小する（あるいは排除する）ための走査電子マイクロスコープを較正するための方法およびシステムを提供する必要性がある。

[0015]本発明は帯電粒子ビームの角度偏差を決定するための方法を提供しており、該方法は、（i）複数の側壁を有する構成要素を含むテストオブジェクトを提供するステップと、（ii）該構成要素の少なくとも１つの側壁の形状特徴を測定し、該帯電粒子ビームと該テストオブジェクトの関係を変更するステップと、（iii）該構成要素の少なくとも１つの側壁の形状特徴を測定するステップと、（iv）該測定を処理して、該帯電粒子ビームの角度偏差を決定するステップと、を含む。従来、該測定は、小さな角度変化によって特徴付けられている側壁部分で実行される。

[0016]本発明は帯電粒子ビームの角度偏差を決定するための方法を提供しており、該方法は、（i）複数の側壁を有する構成要素を含むテストオブジェクトを提供するステップと、（ii）該構成要素の少なくとも１つの側壁の形状特徴を測定するステップと、（iii）該帯電粒子ビームと該テストオブジェクトとの間に回転運動を導入するステップと、（iv）該構成要素の少なくとも１つの側壁の形状特徴を測定するステップと、（v）該測定を処理して、該帯電粒子ビームの角度偏差を決定するステップと、を含む。従来、該測定は、小さな角度変化によって特徴付けられている側壁部分で実行される。

[0017]本発明は帯電粒子ビームの角度偏差を決定するための方法を提供しており、該方法は、（i）各構成要素は複数の側壁を含む第１および第２の実質的に等しい構成要素を含むテストオブジェクトを提供するステップと、（ii）該第１の構成要素の少なくとも１つの側壁の形状特徴を測定するステップと、（iii）該帯電粒子ビームと該テストオブジェクトの関係を変更するステップと、（iv）該第２の構成要素の少なくとも１つの側壁の形状特徴を測定するステップと、（v）該測定を処理して、該帯電粒子ビームの角度偏差を決定するステップと、を含んでおり、該少なくとも１つの測定された側壁の各側壁は小さな角度変化によって特徴付けられている。

[0018]本発明は帯電粒子ビームシステムを較正するための方法を提供しており、該方法は、（i）帯電粒子ビームを所定の傾斜状態に設定するステップと、（ii）較正ビームコントロールパラメータ値を決定するステップと、（iii）該所定の傾斜状態を変更して、較正ビームコントロールパラメータを決定するステップを反復するステップと、を含む。

[0019]本発明は帯電粒子ビームの角度偏差を決定するための方法を提供しており、該方法は、（i）第１の平面角α１によって相互に配向されている第１および第２の構成要素を含むテストオブジェクトを提供するステップであって、該第１の構成要素は第１の側壁角β１で配向されている第１の側壁を有するのに対して、該第２の構成要素は第２の側壁角β２で配向されている第２の側壁を有するステップと、（ii）該第１の側壁を帯電粒子ビームで走査することによって該第１の側壁の形状特徴を測定するステップであって、該帯電粒子ビームと該第１の側壁間の角度方向はβ１よりも大きいステップと、（iii）該第２の側壁を帯電粒子ビームで走査することによって該第２の側壁の形状特徴を測定するステップであって、該帯電粒子ビームと該第２の側壁間の角度方向はβ２よりも大きいステップと、（iv）該第１の側壁を帯電粒子ビームで走査することによって該第１の側壁の形状特徴を測定するステップであって、該帯電粒子ビームと該第１の側壁間の角度方向はβ１よりも小さいステップと、（v）該第１の側壁を帯電粒子ビームによって走査することによって該第２の側壁の形状特徴を測定するステップであって、該帯電粒子ビームと該第２の側壁間の角度方向はβ２よりも小さいステップと、（vi）該測定に応じて角度偏差を決定するステップと、を含む。

[0020]本発明は帯電粒子ビームの角度偏差を決定するためのシステムを提供しており、該システムは、（i）テストオブジェクトの構成要素の形状特徴の少なくとも２つの測定を実行するための手段であって、各測定は該テストオブジェクトと帯電粒子ビーム間の相互作用に関連しており、該測定は、帯電粒子ビームと該テスト構成の関係によって相互に異なる手段と、（ii）該角度偏差を決定するために該少なくとも２つの測定を処理するための手段と、を含む。

詳細な説明

[0021]本発明を理解し、実際に実施される様子を見るために、好ましい実施形態を、添付の図面を参照して非制限的例によってのみ次に説明する。

[0028]本発明は、イオンビームおよび電子ビームなどの帯電粒子ビームに適用する。説明の便宜上、以下の詳細な説明は、本発明の範囲を制限することなく、電子ビームならびに電子ビームを利用するツールに言及している。従って、本発明は概して、テストオブジェクトに対して帯電粒子ビームを向けることができる（制限はされないが、集光イオンビームデバイス、走査電子マイクロスコープなどの）帯電粒子ビームシステムに関するが、詳細な説明は走査電子マイクロスコープ、特にＣＤ−ＳＥＭに言及する。

[0029]一般的なＣＤ−ＳＥＭは、電子ビームを発生させるための電子ガンと、電子ビームの経路を決定するための偏向および傾斜ユニットと、電子ビームを検査済みオブジェクトに集光する一方で種々の収差およびずれを縮小するための集光レンズと、検出器とプロセッサとを含む。

[0030]検査済みオブジェクトと電子ビームとの相互作用の結果として放射される二次電子などの電子は、処理ユニットによって処理される検出信号を提供する検出器に引き付けられる。検出信号を使用して、標本の種々の形状特徴を決定し、そして検査済み標本の画像を形成することができる。

[0031]本発明は、コンポーネント数および該コンポーネントの配置によって相互に異なっていてもよい種々のアーキテクチャのＣＤ−ＳＥＭなどのＳＥＭ上で実現可能である。例えば、偏向ユニット数および各偏向ユニットの正確な構成は変化してもよい。ＣＤ−ＳＥＭは、レンズ内ならびにレンズ外検出器、あるいは両方の組み合わせを含んでいてもよい。

[0032]限界寸法走査電子マイクロスコープ（ＣＤ−ＳＥＭ）１００のブロック図が図１ａに概略的に示されている。ＣＤ−ＳＥＭ１００は、電子ビーム１０１を放射する電子ガン１０３を含んでおり、これは陽極１０４によって抽出される。対物レンズ１１２は電子ビームを標本表面１０５ａに集光する。ビームは走査偏向ユニット１０２を使用して標本上に走査される。

[0033]開口１０６または所望の光軸それぞれに対するビームの整列は偏向ユニット１０８〜１１１によって達成される。各偏向ユニットはコイルと、代替的にまたは付加的に帯電プレートなどの静電モジュールを含んでいてもよい。

[0034]検出器１６は、比較的低エネルギ（３〜５０ｅＶ）の様々な角度で標本１０５から逃げる二次電子を検出することができる。標本からの散乱または二次電子の測定は、光電子増倍管などに接続されているシンチレータの形態の検出器によって為されてもよい。信号の測定方法は概して本発明の理念に影響しないが、これは本発明を制限すると理解されるべきではない。

[0035]検出信号は、（コントローラ３３の一部であってもよいが必ずしもそうではない）処理ユニットによって処理される。処理ユニットは画像処理性能を有していてもよく、種々の方法で検出信号を処理することができる。通常、処理ユニットは専用の信号処理ハードウェアおよびソフトウェアを含む。

[0036]一般的な処理スキームは、検出信号対走査方向の振幅を反映する波長を発生させることを含む。波長は、少なくとも１つの縁の場所と、検査済み構成要素の他の断面特徴とを決定するためにさらに処理される。

[0037]システムの異なるパーツは種々のコントロールユニットによってコントロールされている（高電圧電源ユニット２１などの）対応する電源ユニットに接続されており、これらの多くは説明を簡潔にするために図面から省略されている。コントロールユニットは、所定のパーツに供給される電流ならびに電圧を決定可能である。

[0038]ＣＤ−ＳＥＭ１００は、偏向ユニット１１０および１１１を含むダブル偏向システムを含む。従って、第１の偏向ユニット１１０に導入されたビーム傾斜は第２の偏向ユニット１１１で補正可能である。このダブル偏向システムによって、電子ビームは、電子ビームのビーム傾斜を光軸に対して導入することなく１方向にシフトすることができる。

[0039]本発明者らは、各偏向ユニットが角度偏差を導入し得ることを発見した。角度偏差はまた電子ビームの傾斜状態に依拠していてもよい。従って、角度偏差を決定するために、具体的には角度偏差と（偏向ユニットに供給される電圧、電流などの）ビームコントロールパラメータの関係を決定するために、複数の角度偏差検出セッションならびに較正セッションが必要とされてもよい。この関係は通常複数の係数で定義される。

[0040]図１ｂは、本発明の別の実施形態に従った対物レンズ１２０の斜視図である。図１ｂにおいて、傾斜偏向は対物レンズの下で（下方向に）実行される。対物レンズは、四重形成で配置されて、かつ対物レンズと標本の間に位置決めされており、電子ビームの傾斜条件をコントロールするためのポールピースを有することによって対物レンズ１０２とは異なる。ポールピースは、リングと、例えば電子ビームが通過するポールピース間のスペースの磁束を集中させるために配置されている追加コイル（図示せず）を持つコアとに電気的に接続されている。

[0041]図２〜図４はテストオブジェクト２００とその部分２１０’の一部を示している。本発明者らは、Ｓｅｍａｔｅｃｈによってテストオブジェクトとして生成されたＱ−Ｃｌｅａｖｅ−Ｄウェーハを使用していたが、他のテストオブジェクトもまた使用可能である。テストオブジェクトは複数の側壁を有することによって特徴付けられなければならないのに対して、測定済み側壁は側壁角の高い均一性によって特徴付けられなければならない。この均一性は、テストオブジェクトの製造プロセスにおける絶え間ない改良によって、時間と共に改良されると思われる。角度は側壁間で変化してもよい。

[0042]テストオブジェクト２００は複数のダイ２２０を含む平面ウェーハである。ダイは、「Ｌ」型構成要素１２０などの複数の構成要素を含む。これらの「Ｌ」型構成要素のうちの一部の側壁は較正プロセス時に測定される。測定済み構成要素はスクライブライン内に置かれてもよい点に注目する。

[0043]先程の図面はＬ型構成要素を示しているが、他の型の構成要素もまた使用可能であり、単一のラインまたはラインの組み合わせも構成要素とみなされてもよい点にさらに注目する。

[0044]本発明者らは、電子ビームの角度偏差の決定は、構成要素の所定の形状特徴を測定し、構成要素と電子ビームの関係を変更し、追加測定を実行することによって実現可能であることを発見した。

[0045]本発明の実施形態によると、この変更はビームコントロールパラメータを実質的に変更することなく実現される。

[0046]従来、変更は、テストオブジェクトを（ステージを移動することによって）機械的に回転させること（あるいは移動させること）と、付加的または代替的に（電子ガン、対物レンズ、偏向ユニット、電源ユニットなどを含む）ＣＤ−ＳＥＭカラムを移動させることとに関連する。本発明者らはテストオブジェクトを１８０度回転させたが、他の回転運動もまた使用可能である。

[0047]通常、機械的運動が導入された後、既に測定した構成要素を検索するステップが、要素または別の隣接する要素の一意の特徴を識別することによって実行される。このプロセスは、構成要素が位置付けられている検索エリアを検索する第１のステップを含む既知の検索技術を使用することによって、構成要素の座標を使用することによって、既に測定した構成要素の画像認識ベースの検索を実行することによって自動化される。この検索ステップは所定の検索誤差によって特徴付けられていてもよい。

[0048]本発明者らは、検索誤差、回転誤差、テスト構成の角度均一性および角度偏差測定誤差の結び付きがあることを発見した。より大きな検索誤差とより低い構成要素の側壁の角度均一性（例えばより大きな構成要素の側壁のバリエーション）はより低い角度偏差の測定精度につながりうる。より低い構成要素の側壁の角度均一性は検索精度を増大させることによって補償可能である。

[0049]本発明者らはまた、角度偏差測定精度は、複数の重複サイトで測定を実行して、測定結果を統計的に処理することによって改良可能であることを発見した。従って、この統計的処理（例えば平均化）は測定精度を増大させ、より大きな角度変化によって特徴付けられている構成要素の使用を許容する。

[0050]本発明者らは、（i）構成要素の形状特徴を測定すること、（ii）構成要素を１８０度回転させること、（iii）構成要素の形状特徴の追加測定を実行することによって、構成要素における種々の非対称が平均化されることを発見した。

[0051]図６は、電子ビームの角度偏差を決定するための方法３００を示すフローチャートである。方法３００は、複数の側壁を有する構成要素を含むテストオブジェクトを提供するステップ３１０から開始する。これらの側壁の一部が測定されて、測定済み側壁は小さな側壁角の変化によって特徴付けられる。通常、この均一性は製造プロセスに応じて決まり、全側壁は同じ側壁角の均一性を共有する。

[0052]側壁角の不均一性は、ビームの角度偏差の好結果の決定を妨げることがある。この不均一性はサイト間のランダムな変化とサンプル非対称差異という２つのコンポーネントに分類して説明することができる。非対称差異はまたサンプルリーディングとも言われ、つまり構成はピサの斜塔のように傾いている。これらの２つのコンポーネントを取り扱うサンプリング戦略がある。サイト間の変化については、これは、類似のサイトで多数の測定をして、結果を平均化することによって抑制可能である。平均化の法則によって、平均誤差は単一の測定誤差よりも小さい。非対称差異は、サンプルを１８０度回転させることによって分離された、同じ物理的場所のサンプルを２回測定することによって除去可能である。測定を得るために同じ物理的場所に戻り、これらの測定を平均化することによって、サンプルの非対称は取り消される。

[0053]テストオブジェクトは、複数の「Ｌ」型構成要素を含むテストオブジェクト２００と似ていてもよいが、これは必ずしもそうではない。

[0054]構成要素は２つの垂直ラインを含んでいてもよいが、相互に平行でも垂直でもないラインを含んでいてもよいことに注目する。「Ｌ」型構成要素の使用によって、とりわけデカルト座標を使用する場合には計算が簡単になる。

[0055]構成要素の少なくとも１つの側壁の形状特徴を測定するステップ３３０がステップ３１０に続く。測定された形状特徴は構成要素の側壁の幅であるが他の形状特徴も測定可能である点にさらに注目する。

[0056]ステップ３３０は、必要な測定精度（ノイズが平均化されるとより多くの測定がより正確な結果につながる）と、構成要素の高さが既知であるか推定されるかに応じて、複数の傾斜状態での複数の測定を含むことができる。高さが既知である場合、単一の測定が必要であるのに対して、既知でない場合には、異なる傾斜角での２つの測定が必要である。

[0057]電子ビームとテストオブジェクトの関係を変更するステップ３５０がステップ３３０に続く。従来、このステップはビームコントロールパラメータの実質的変化に関連していないが、機械的運動には関連している。

[0058]構成要素の少なくとも１つの側壁の形状特徴を測定するステップ３７０がステップ３５０に続く。

[0059]ステップ３７０の測定は、電子ビームと構成要素の異なる関係によってステップ３３０の測定とは異なっている。図５ａ〜図５ｂを参照すると、第１の側壁角β１で配向された第１の側壁を有する第１の構成要素を示している。ステップ３３０時に、電子ビームと測定済み構成要素間の測定角はδ１であるのに対して、ステップ３７０時には測定角はδ２である。δ１＝β１＋θ”およびδ２＝β１−θ”であり、この場合ＸＹ平面内でＹ軸に沿って延びるラインとすると、θ”はＺＹ平面での角度偏差である。

[0060]形状特徴の測定を処理して電子ビームの角度偏差を決定するステップ３９０がステップ３７０に続く。本発明者らは、角度偏差はまた１つ以上の単一の傾斜ステージからの測定を処理することによって決定可能であることを発見した。

[0061]通常、構成要素の高さを測定する予備ステップ３０２はステップ３１０に先行する。（i）複数の場所の１つ以上の構成要素の高さを測定して複数の高さ測定を提供し、（ii）複数の高さ測定を（例えば平均化、加重平均、標準偏差によって）統計的に処理して構成要素の高さを提供するという２段階のプロセスによって高さが決定されてもよい。高さ測定の回数は高さ測定精度のしきい値に応じて決まる。高さ測定はＣＤ−ＳＥＭ自体によって、別のＣＤ−ＳＥＭツールによって、あるいは原子力マイクロスコープ測定などの他のツールによって行われてもよい。

[0062]本発明の実施形態によると、角度偏差が決定されると、例えばその角度偏差を実質的に縮小するためにＣＤ−ＳＥＭを較正する必要性がある。

[0063]較正プロセスは、電子ビームの角度偏差とビームコントロールパラメータの（通常複数の係数で定義される）関係の決定に関連している。この関係は角度偏差の複数の測定を実行することによって決定可能であり、測定回数は未知の係数の数に応じて決まる。係数が分かると、角度偏差を実質的に縮小（または排除）するビームコントロールパラメータ値を計算可能である。該複数の測定の各々は、異なるビームコントロールパラメータ値で、ステップ３３０〜３９０の実行に関連している。例えば、角度偏差が２つのビームコントロールパラメータ−コイル電流Ｉ_ＸおよびＩ_Ｙに応じて決まり、また角度偏差とこれらのパラメータの関係が４つの係数（Ａ_１２、Ｃ_Ｘ、Ａ_２１、Ａ_２２およびＣ_Ｙ）で定義されるとする。数学的に説明すると、θ _Ｘ＝Ａ_１１＊Ｉ_Ｘ＋Ａ_１２＊Ｉ_Ｙ＋Ｃ_Ｘ；θ _Ｙ＝Ａ_２１＊Ｉ_Ｘ＋Ａ_２２＊Ｉ_Ｙ＋Ｃ_Ｙとなり、ここでθ _Ｘは角度偏差のｘ成分であり、θ _Ｙは角度偏差のｙ成分である。係数が分かると、実質的にゼロの角度偏差となる電流値が決定可能である。これらの式を参照すると、θ _Ｘおよびθ _Ｙをゼロに設定することによって、Ｉ_Ｘ０およびＩ_Ｙ０の値が抽出可能である。Ｉ_Ｘ０およびＩ_Ｙ０は、所与の電圧値および所定の傾斜状態において角度偏差を実質的に縮小する電流である。

[0064]本発明の実施形態によると、これらの係数が所定の傾斜ステージについて分かると、別の傾斜状態の較正時に使用可能である。本発明の別の実施形態によると、これらの係数が所定の電子ビームエネルギについて分かると、別の電子ビームエネルギの較正係数を推測するのに使用可能である。本発明のさらに別の実施形態によると、これらの係数が所定のツールについて分かると、別のツールを較正するのに使用可能である。本発明のさらに別の実施形態によると、より良好な入力を較正セッションに提供するために複数の係数を集めて、統計的に処理することができる。

[0065]図７は、走査電子マイクロスコープを較正するための方法４００を示すフローチャートである。方法４００は、第１の構成要素および第２の構成要素を含むテストオブジェクトを提供するステップ４１０から開始する。第１の構成要素は、第１の側壁角β１で配向された第１の側壁を有する。第２の構成要素は、第２の側壁角β２で配向された第２の側壁を有する。

[0066]図５ｂにおいて、単一の構成要素がβ１で配向された第１の側壁とβ２で配向された第２の側壁とを有する点に注目するが、これは必ずしもそうではない。各構成要素は第１または第２の側壁のいずれかを有していてもよい。あるいはまた、テストオブジェクトは、これらの側壁の一方または両方を含む複数の構成要素を含むことができる。

[0067]第１の側壁を電子ビームで走査することによって第１の側壁の形状特徴を測定するステップ４３０がステップ４１０に続き、ここでは電子ビームと第１の側壁間の角度方向はβ１よりも大きい。例えば、図５ａよび５ｂを参照すると、δ１＝β１＋θ”である。第２の側壁を電子ビームで走査することによって第２の側壁の形状特徴を測定するステップ４５０がステップ４３０に続き、ここでは電子ビームと第２の側壁間の角度方向はβ２よりも大きい。例えば、図５ａおよび５ｂを参照すると、δ３＝β２＋θ’である。

[0068]第１の側壁を電子ビームで走査することによって第１の側壁の形状特徴を測定するステップ４７０がステップ４５０に続き、ここでは電子ビームと第１の側壁間の角度方向はβ１よりも小さい。例えば、図５ａおよび５ｂを参照すると、δ１＝β１−θ”である。

[0069]第１の側壁を電子ビームで走査することによって第２の側壁の形状特徴を測定するステップ４９０がステップ４７０に続き、ここでは電子ビームと第２の側壁間の角度方向はβ２よりも小さい。例えば、図５ａおよび５ｂを参照すると、δ３＝β２−θ’である。

[0070]種々の測定ステップの順序は重要ではない点に注目する。

[0071]本発明者らは、Ｌ型構成要素の２つの垂直な側壁を測定してから、テストオブジェクト（および測定済み構成要素）を１８０度回転させ、同側壁の測定を実行した点にさらに注目する。各軸に沿った角度偏差は、同側壁の第１および第２の測定を平均化することによって決定された。

[0072]測定に応じて角度偏差を決定するステップ４９５がステップ４９０に続く。

[0073]図８は、走査電子マイクロスコープを較正するための方法５００を示すフローチャートである。方法５００は、電子ビームを所定の傾斜状態に設定するステップ５１０から開始する。これは（機械的調整の場合）走査電子マイクロスコープおよび／またはステージの機械的および／または電気的調整によって得ることができる。

[0074]電子ビームの角度偏差を実質的に縮小する１セットのビームコントロールパラメータ値を決定するステップ５３０がステップ５１０に続く。ステップ５３０は、電子ビームの角度偏差と複数のビームコントロールパラメータの関係（通常は係数）を決定する工程と、次いで（較正ビームコントロールパラメータ値とも称される）電子ビームの角度偏差を実質的に縮小するビームコントロールパラメータ値を決定する工程とを含む。角度偏差は通常、ステップ３１０〜３９０またはステップ４３０〜４９５などのステップの１つ以上のセッション時に測定される。

[0075]所定の傾斜状態を変更し、較正ビームコントロールパラメータ値を決定するステップを反復するステップ５５０がステップ５３０に続く。

[0076]上記のとおり、所定の傾斜状態／所定の電子ビームエネルギについて決定された係数および／または較正ビームコントロールパラメータ値は別の較正プロセス時に使用可能である。これらは、別の較正プロセス時に使用可能な推定を提供するのに使用することができる。他の較正プロセスは、所望の角度偏差が達成されるまで、角度偏差を測定し、較正プロセスを終了させるか、またはプロセスを継続させるかのいずれかによって推定をチェックすることに関連している。

[0077]例示的設定において、本発明者らは、５つの角度偏差測定を実行する一方で、異なる値、（Ｉ_Ｘ＝０、Ｉ_Ｙ＝０）、（Ｉ_Ｘ＝Ｉ_ＸＭＡＸ／３、Ｉ_Ｙ＝０）、（Ｉ_Ｘ＝２Ｉ_ＸＭＡＸ／３、Ｉ_Ｙ＝０）、（Ｉ_Ｘ＝０、Ｉ_Ｙ＝Ｉ_ＹＭＡＸ／３）および（Ｉ_Ｘ＝０、Ｉ_Ｙ＝２Ｉ_ＹＭＡＸ／３）の偏向電流Ｉ_ＸおよびＩ_Ｙを提供することによって係数ならびに較正ビームコントロールパラメータ値を発見した。ここでは電流Ｉ_ＸおよびＩ_Ｙは電子ビームのｘ軸偏向およびｙ軸の偏向に影響を与える。これらの電流の最大値はＩ_ＸＭＡＸおよびＩ_{ＹＮＭＡＸ}と記されている。測定がなされた。

[0078]図９〜図１０は、ＳＥＭを利用する方法６００および７００を示している。

[0079]方法６００はＳＥＭを較正するステップ６１０から開始する。所定の傾斜状態を達成するためにビームコントロールパラメータを適用するステップ６２０がステップ６１０に続く。ビームの角度偏差を測定するステップ６３０と、所定の傾斜ステージが達成されたか否かを決定するステップ６４０とがステップ６２０に続く。所定の傾斜状態が達成されると、サンプルを測定するステップ６５００がステップ６４０に続き、あるいはビームコントロールパラメータ値を変更するステップ６６０がステップ６４０に続く。ステップ６３０がステップ６６０に続く。ステップ６３０は、ステップ３１０〜３９０またはステップ４３０〜４９５などのステップ１つ以上のセッションを含むことができる。

[0080]方法７００は、ＳＥＭを所定の傾斜状態に設定するステップ７１０から開始する。ビームの角度偏差を測定するステップ７２０がステップ７１０に続く。実質的に同じ傾斜状態から、測定と前の測定とを比較するステップ７３０がステップ７２０に続く。比較に応じてビームコントロールパラメータを調整するか否かを判断するステップ７４０がステップ７３０に続き、その場合、ビームコントロールパラメータ値を調整するステップ７５０がステップ７４０に続く。ステップ７２０がステップ７５０に続く。ステップ７４０が、さらなる調整の必要性がないと判断するとプロセスは終了する。

[0081]本発明者らは、ビームコントロールパラメータ値の変更（例えば較正ビームコントロールパラメータ値の設定）は、焦点の変化、大きさの変化、種々の収差の変化などの、帯電粒子ビームの特徴を変更することがあるということを発見した。従って、これらの変化を補償するステップは、これらの値が決定された後に実行されてもよい。

[0082]検査および不良分析プロセスが複数の走査電子マイクロスコープ（例えば、所定のＦＡＢ、所定のウェーハ製作プロセスライン、所定のベンダのＣＤ−ＳＥＭ）によって実行される場合、同方法を使用する同テストオブジェクトによって全デバイスを較正することは非常に有用である。本発明者らは、ＣＤ−ＳＥＭの較正セッションが完了すると、テストオブジェクトが他のＣＤ−ＳＥＭを較正するために使用されることを発見した。本発明の実施形態によると、所定のツールの較正プロセスの結果は別のツールを較正するのに使用可能である。

[0083]本発明は、従来のツール、手順およびコンポーネントを採用することによって実用化可能である。従って、このようなツール、コンポーネントおよび手順の詳細についてここでは詳しく述べることはしない。先程の説明において、本発明の完全な理解を提供するために、一般的なラインの断面形状や偏向ユニット数などの多数の具体的詳細が述べられている。しかしながら、本発明は、具体的に述べられている詳細を用いずに実用化可能であるという点が認識されるべきである。

[0084]本発明の例示的実施形態のみ、しかし数例のその汎用性が本開示に示され、説明されている。本発明は種々の他の組み合わせおよび環境において使用可能であり、またここに表されているような本発明の概念の範囲内で変更や修正が可能である点が理解されるべきである。

本発明の実施形態によるＣＤ−ＳＥＭと、対物レンズおよび傾斜機構の概略図である。本発明の実施形態によるＣＤ−ＳＥＭと、対物レンズおよび傾斜機構の概略図である。本発明の実施形態によるテストオブジェクトと複数の構成要素を種々のスケールで示している。本発明の実施形態によるテストオブジェクトと複数の構成要素を種々のスケールで示している。本発明の実施形態によるテストオブジェクトと複数の構成要素を種々のスケールで示している。本発明の実施形態による検査済み構成要素と、異なる傾斜角で構成要素を走査するために使用される電子ビームとを示している。本発明の実施形態による検査済み構成要素と、異なる傾斜角で構成要素を走査するために使用される電子ビームとを示している。本発明の実施形態による電子ビームの角度偏差を測定するための方法のフローチャートである。本発明の実施形態による走査電子マイクロスコープを較正するための方法のフローチャートである。本発明の実施形態による走査電子マイクロスコープを較正するための方法のフローチャートである。本発明の実施形態によるＳＥＭを利用するための方法を示している。本発明の実施形態によるＳＥＭを利用するための方法を示している。

１６…検出器、１０１…電子ビーム、１０２…走査偏向ユニット、１０３…電子ガン、１０４…陽極、１０５…標本、１０６…開口、１１２…対物レンズ、１２０…対物レンズ、２００…テストオブジェクト、２２０…ダイ。

Claims

帯電粒子ビームの角度偏差を決定するための方法であって、
複数の非垂直な側壁を有する構成要素を備えるテストオブジェクトを提供するステップと、
前記構成要素の第１の側壁の幅を測定するステップと、
前記帯電粒子ビームと前記テストオブジェクトの関係を変更するステップと、
前記構成要素の第２の側壁の幅を測定するステップと、
前記測定を処理して、前記帯電粒子ビームの角度偏差を決定するステップと、を備える方法。
前記第１の側壁が、前記第２の側壁とは異なる、請求項１に記載の方法。
前記構成要素の高さを測定するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
前記高さを測定するステップが、複数の場所で前記構成要素の高さを測定して、複数の高さ測定を提供する工程と、前記複数の高さ測定を統計的に処理して前記構成要素の高さを提供する工程とを備える、請求項３に記載の方法。
高さ測定の回数が高さ測定精度のしきい値に応じて決まる、請求項４に記載の方法。
前記高さの測定が原子力マイクロスコープ測定を備える、請求項３に記載の方法。
前記関係を変更するステップが、前記帯電粒子ビームと前記テストオブジェクト間に相対的運動を導入する工程を備える、請求項１に記載の方法。
前記関係を変更するステップが、前記帯電粒子ビームと前記テストオブジェクト間に相対的な回転運動を導入する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
前記第１又は第２の側壁の前記幅の少なくとも１つの測定時に、測定角が側壁角を上回り、前記第１又は第２の側壁の前記幅の少なくとも別の測定時には前記側壁角が前記測定角を上回り、前記測定角が前記帯電粒子ビームと前記第１又は第２の側壁間の角度として定義される、請求項１に記載の方法。
前記角度偏差に応じてビームコントロールパラメータ値を決定するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
前記ビームコントロールパラメータ値が、前記帯電粒子ビームに関連する偏向ユニットの電流および電圧の値を備える、請求項１０に記載の方法。
前記ビームコントロールパラメータ値が異なる帯電粒子ビームの傾斜状態について計算される、請求項１０に記載の方法。
さらに、少なくとも１つの帯電粒子ビームの係数に応じて帯電粒子ビーム偏向器を較正するステップを備える、請求項１０に記載の方法。
前記構成要素が、第１の平面角α１によって配向されている２つのラインを備える、請求項１に記載の方法。
α１が実質的に９０度である、請求項１４に記載の方法。
前記テストオブジェクトが複数の構成要素を備えており、前記方法がさらに、少なくとも２つの構成要素の側壁の幅を測定して複数の測定を提供するステップを備える、請求項１に記載の方法。
画像ベース検索によって前記構成要素を検索するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
前記帯電粒子ビームが複数の傾斜状態で位置決め可能であり、前記方法がさらに、前記複数の傾斜状態の少なくとも２つについて前記帯電粒子ビームの角度偏差を決定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
前記帯電粒子ビームが電子ビームである、請求項１に記載の方法。
前記帯電粒子ビームがイオンビームである、請求項１に記載の方法。
前記角度偏差測定が種々の誤差に応じて決まる、請求項１に記載の方法。
前記誤差が、検索誤差、回転誤差、テストオブジェクトの角度不均一性および角度偏差測定誤差を備える、請求項２１に記載の方法。
前記測定および変更するステップが、角度偏差推定を提供するために処理される複数の角度偏差測定を提供するために反復される、請求項１に記載の方法。
角度偏差測定の回数が種々の誤差に応じて決まる、請求項２３に記載の方法。
前記角度偏差測定が測定場所によって相互に異なる、請求項２３に記載の方法。
前記測定が、小さな角度変化によって特徴付けられている側壁部分で実行される、請求項１に記載の方法。
帯電粒子ビームの角度偏差を決定するための方法であって、
複数の非垂直な側壁を有する構成要素を備えるテストオブジェクトを提供するステップと、
前記構成要素の第１の側壁の幅を測定するステップと、
前記帯電粒子ビームと前記テストオブジェクト間に回転運動を導入するステップと、
前記構成要素の第２の側壁の幅を測定するステップと、
前記測定を処理して、前記帯電粒子ビームの角度偏差を決定するステップと、を備える方法。
前記角度偏差に応じてビームコントロールパラメータ値を決定するステップをさらに備える、請求項２７に記載の方法。
前記帯電粒子ビームが複数の傾斜状態で位置決め可能であり、前記方法がさらに、前記複数の傾斜状態の少なくとも２つについて前記帯電粒子ビームの角度偏差を決定する工程を備える、請求項２７に記載の方法。
前記帯電粒子ビームが電子ビームである、請求項２７に記載の方法。
前記帯電粒子ビームがイオンビームである、請求項２７に記載の方法。
前記角度偏差測定が種々の誤差に応じて決まる、請求項２７に記載の方法。
前記回転運動が約１８０度である、請求項２７に記載の方法。
前記測定が、小さな角度変化によって特徴付けられている側壁部分で実行される、請求項２７に記載の方法。
帯電粒子ビームの角度偏差を決定するための方法であって、
各構成要素が複数の非垂直な側壁を備える第１および第２の実質的に等しい構成要素を備えるテストオブジェクトを提供するステップと、
前記第１の構成要素の少なくとも１つの側壁の幅を測定するステップと、
前記帯電粒子ビームと前記テストオブジェクトの関係を変更するステップと、
前記第２の構成要素の少なくとも１つの側壁の幅を測定するステップと、
前記測定を処理して、前記帯電粒子ビームの角度偏差を決定するステップと、を備える方法。
前記測定が、小さな角度変化によって特徴付けられている側壁部分で実行される、請求項３５に記載の方法。
帯電粒子ビームの角度偏差を決定するための方法であって、
第１の平面角α１によって配向されている第１および第２の構成要素を備えるテストオブジェクトを提供するステップであって、前記第１の構成要素が第１の側壁角β１で配向されている第１の側壁を有しており、前記第２の構成要素が第２の側壁角β２で配向されている第２の側壁を有するステップと、
前記第１の側壁を前記帯電粒子ビームで走査することによって前記第１の側壁の幅を測定するステップであって、前記帯電粒子ビームと前記第１の側壁間の角度方向がβ１よりも大きいステップと、
前記第２の側壁を前記帯電粒子ビームで走査することによって前記第２の側壁の幅を測定するステップであって、前記帯電粒子ビームと前記第２の側壁間の角度方向がβ２よりも大きいステップと、
前記第１の側壁を前記帯電粒子ビームで走査することによって前記第１の側壁の前記幅を測定するステップであって、前記帯電粒子ビームと前記第１の側壁間の角度方向がβ１よりも小さいステップと、
前記第１の側壁を前記帯電粒子ビームで走査することによって前記第２の側壁の前記幅を測定するステップであって、前記帯電粒子ビームと前記第２の側壁間の角度方向がβ２よりも小さいステップと、
前記測定に応じて角度偏差を決定するステップと、を備え、
前記第１の側壁および前記第２の側壁は、非垂直である方法。
角度偏差に応じてビームコントロールパラメータ値を決定するステップをさらに備える、請求項３７に記載の方法。
前記ビームコントロールパラメータ値が、前記帯電粒子ビームに関連する偏向器の電流および電圧の値の組み合わせを備える、請求項３８に記載の方法。
前記ビームコントロールパラメータ値が異なる帯電粒子ビームの傾斜状態について計算される、請求項３８に記載の方法。
少なくとも１つのビームコントロールパラメータ値に応じて帯電粒子ビーム偏向器を較正するステップをさらに備える、請求項３８に記載の方法。
帯電粒子ビームの角度偏差を決定するためのシステムであって、
複数の非垂直な側壁を有する構成要素を備えるテストオブジェクトを受ける手段と、
前記テストオブジェクトの前記構成要素の側壁の幅の少なくとも２つの測定を実行する手段であって、各測定が前記テストオブジェクトと前記帯電粒子ビーム間の相互作用に関連しており、前記測定が前記帯電粒子ビームと前記テスト構成の関係によって相互に異なる手段と、
前記少なくとも２つの測定を処理して角度偏差を決定するための手段と、を備えるシステム。
前記実行手段が、前記帯電粒子ビームをコントロールするための手段と、前記相互作用に起因する粒子を測定するための検出ユニットとを備える、請求項４２に記載のシステム。
前記テストオブジェクトと前記帯電粒子ビーム間に相対的運動を導入することによって関係を変更するステージをさらに備える、請求項４２に記載のシステム。
前記相対的運動が相対的回転である、請求項４２に記載のシステム。
前記相対的回転が約１８０度である、請求項４５に記載の方法。
さらに、少なくとも１つの測定済み角度偏差に応じて較正ビームコントロールパラメータ値を決定するように適合されている、請求項４２に記載のシステム。
さらに、前記角度偏差に応じてビームコントロールパラメータ値を決定するように適合されている、請求項４２に記載のシステム。
前記帯電粒子ビームを複数の傾斜状態に位置決めし、前記複数の傾斜状態の少なくとも２つについて前記帯電粒子ビームの角度偏差を決定することができる請求項４２に記載のシステム。
前記帯電粒子ビームが電子ビームである、請求項４２に記載のシステム。
前記帯電粒子ビームがイオンビームである、請求項４２に記載のシステム。
前記角度偏差測定が種々の誤差に応じて決まる、請求項４２に記載のシステム。