JP2013217765A - パターン測定方法及びパターン測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】逆テーパー状のパターンの側壁角度を測定できるパターン測定装置及びパターン測定方法を提供する。
【解決手段】予め決められた２の加速電圧の下で測定対象パターンのＳＥＭ画像をそれぞれ取得し、取得したＳＥＭ画像から、測定対象パターンのホワイトバンド幅を検出する。そして、２つの加速電圧の間でのホワイトバンド幅の変化量を算出する。そして、予め求めておいたホワイトバンド幅の変化量と側壁角度の関係に基づいて、その測定対象パターンの側壁角度を算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子ビームを用いたパターン測定方法及びパターン測定装置に関する。
近年、微細加工技術が進展し、半導体デバイス、光学素子、配線回路、ハードディスクやＤＶＤ等の記録メディア、ＤＮＡ分析用途の医療用検査チップ、ディスプレイパネル、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイス、インプリントモールド、フォトマスク等に微細加工技術が応用されている。
この微細加工技術では、パターンの寸法といった二次元的な形状だけでなく、パターンのエッジ部分の側壁角度等の三次元的な形状の評価も重要となっている。
そこで、側壁角度の測定方法の一つとして、走査電子顕微鏡像（ＳＥＭ画像）において、パターンの側壁部分に現れる輝度の高い部分であるホワイトバンドの幅に着目して側壁角度を測定する方法が提案されている。
しかし、逆テーパー状のパターンでは、側壁がパターンの下側に隠れてしまうため、ホワイトバンド幅と側壁角度との関係が明らかではなく、上述の方法では側壁角度を測定できない。
特開平１０−１７０５３０号公報 特開２００８−７１３１２号公報
そこで、逆テーパー状のパターンの側壁角度を測定できるパターン測定方法及びパターン測定装置を提供することを目的とする。
一観点によれば、予め決められた２つの加速電圧の下での測定対象パターンのＳＥＭ画像をそれぞれ取得する工程と、前記ＳＥＭ画像から、前記測定対象パターンのホワイトバンド幅を検出する工程と、検出されたホワイトバンド幅の差分を取ってホワイトバンド幅の変化量を求める工程と、前記ホワイトバンド幅の変化量に基づいて、前記測定対象パターンの側壁角度を求める工程と、を有するパターン測定方法が提供される。
また、別の一観点によれば、第１の加速電圧及び前記第１の加速電圧と異なる第２の加速電圧の下で電子ビームを測定対象パターン上を走査させる電子走査部と、前記第１の加速電圧での電子ビームの走査で発生した二次電子に基づくＳＥＭ画像と、前記第２の加速電圧での前記電子ビームの走査で発生した二次電子に基づくＳＥＭ画像とをそれぞれ取得する信号処理部と、前記信号処理部で取得したＳＥＭ画像に基づいて、前記測定対象パターンの側壁角度を求める信号処理部とを有し、前記信号処理部は、前記ＳＥＭ画像から、前記測定対象パターンの前記第１の加速電圧でのホワイトバンド幅と前記第２の加速電圧でのホワイトバンド幅とをそれぞれ検出し、検出された前記第１の加速電圧でのホワイトバンド幅と前記第２の加速電圧でのホワイトバンド幅との差分を取って前記測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量を算出し、前記ホワイトバンド幅の変化量に基づいて、前記測定対象パターンの側壁角度を求めるパターン測定装置が提供される。
上記観点のパターン測定方法によれば、異なる加速電圧で撮影したＳＥＭ画像における、ホワイトバンド幅の変化量を検出する。このホワイトバンド幅の変化量は、逆テーパー状のパターンの場合に、側壁角度に応じて変化するため、上記観点の測定方法により、逆テーパー状のパターンの側壁角度を測定できる。
図１は、第１実施形態に係るパターン測定装置のブロック図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、側壁角度によってホワイトバンド幅の変化量が変わる様子を説明する断面図である。 図３は、第１実施形態に係るパターン測定方法における、側壁角度とホワイトバンド幅の変化量との関係の求め方を示すフローチャートである。 図４は、第１実施形態に係るパターン測定方法における、側壁角度の測定方法を示すフローチャートである。 図５は、第２実施形態に係るパターン測定方法における、側壁角度の測定方法を示すフローチャートである。 図６は、横軸に加速電圧をとり縦軸にホワイトバンド幅をとって、実験例に係る基準パターンについてホワイトバンド幅を測定した結果を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るパターン測定装置のブロック図である。
このパターン測定装置１００は、電子走査部１０と、制御部２０と、記憶部２３と、画像表示部２４と、信号処理部２５とを有する。
このうち、電子走査部１０は電子銃１を備え、この電子銃１からは所定の加速電圧で電子が放出される。電子銃１から放出された電子はコンデンサレンズ２で収束されて電子ビーム９となり、その電子ビーム９は偏向コイル３で偏向された後、対物レンズ４によって焦点合わせされて試料７の表面に照射される。そして、偏向コイル３を用いて、電子ビーム９を試料７の表面の観察領域内で走査させる。
電子ビーム９の照射によって、試料７の表面からは二次電子が放出され、放出された二次電子は、試料ステージ５の上方に設けられた１又は複数の電子検出器８によって検出される。
信号処理部２５は、検出された二次電子の量をＡＤ変換器（不図示）でデジタル量に変換し、二次電子の量と一次電子ビーム９の照射位置とを対応づけることで、試料７の表面の二次電子像（ＳＥＭ画像）を生成する。信号処理部２５で生成されたＳＥＭ画像は画像表示部２４で表示されるとともに、制御部２０に送られる。
制御部２０は、加速電圧設定部２１と、測定データ処理部２２とを備える。このうち、加速電圧設定部２１は、電子銃１から放出される電子ビーム９の加速電圧を制御する。
制御部２０は、その加速電圧設定部２１を用いて、予め決められた２つの加速電圧の下で撮影した２枚のＳＥＭ画像を取得する。このようにして取得されたＳＥＭ画像では、パターンの側壁部分から二次電子が多く放出されるため、側壁が帯状に明るく見える。本明細書でこの明るく見える部分をホワイトバンドと呼ぶものとする。
測定データ処理部２２は、２枚のＳＥＭ画像から測定対象パターンのホワイトバンドの幅をそれぞれ検出し、検出されたホワイトバンド幅の差分をとってホワイトバンド幅の変化量を求める。そして、予め基準パターンを用いて測定しておいた側壁角度θとホワイトバンド幅の変化量との関係に基づいて、測定対象パターンの側壁角度θを算出する。
以下、パターンの側壁角度、電子ビームの加速電圧及びホワイトバンド幅の関係について説明する。
図２（ａ）、（ｂ）は、逆テーパー状のパターンにおいて、加速電圧によりワイトバンドの幅が変化する様子を説明する断面図である。
図２（ａ）に示すパターン７２は、側壁角度θ1が９０°よりも大きな逆テーパー状のパターンである。
このパターン７２を加速電圧Ｖ1の電子ビーム９で走査すると、電子ビーム９はパターン７２の深さｄ1までの範囲に到達する。そして、側壁７２ａの深さｄ1よりも薄い部分で二次電子９ｂの放出量が増加して、幅Ｗ1のホワイトバンドがＳＥＭ画像上に現れる。
ここで、電子ビーム９の加速電圧Ｖ1を更にΔＶだけ増加させた加速電圧Ｖ2とすると、電子ビーム９はｄ1よりも更に深い、深さｄ2までの範囲に到達する。これにより、側壁７２ａの深さｄ2よりも薄い部分で二次電子９ｂの放出量が増加し、ＳＥＭ画像上のホワイトバンド幅がＷ2に増加する。
したがって、パターン７２では、一定の加速電圧の変化量ΔＶに対して、ホワイトバンド幅がΔＷ＝Ｗ2−Ｗ1だけ変化する。
一方、図２（ｂ）のパターン７３は側壁角度θ2が９０°より大きい逆テーパー状のパターンであるが、その側壁７３ａの傾斜はパターン７２の側壁７２ａよりも垂直に近くなっている。
このパターン７３上を、加速電圧をＶ1及び加速電圧Ｖ2の電子ビーム９で走査させると、電子ビーム９はそれぞれ深さｄ1及び深さｄ2の範囲に到達する。
ところがパターン７３は、側壁７３ａの傾斜が急なため、加速電圧Ｖ1及びＶ2でのホワイトバンド幅Ｗ3、Ｗ4は、パターン７２のホワイトバンド幅Ｗ1、Ｗ2よりも狭くなる。そして、パターン７３での、ホワイトバンド幅の変化量ΔＷ（＝Ｗ4−Ｗ3）は、パターン７２のホワイトバンド幅の変化量ΔＷ（＝Ｗ2−Ｗ1）よりも小さくなる。
このように、逆テーパー状のパターンでは、２つの加速電圧Ｖ1、Ｖ2で撮影した２枚のＳＥＭ画像から求めたホワイトバンド幅の変化量ΔＷが側壁角度θに応じた変化を示す。
そこで、本実施形態では、側壁角度が既知の複数の基準パターンについて、予め決められた２つの加速電圧Ｖ1、Ｖ2で撮影した２枚のＳＥＭ画像をそれぞれ取得する。そして、それらのＳＥＭ画像に基づいて、側壁角度θとホワイトバンド幅の変化量ΔＷの関係を求めておく。
さらに、その側壁角度θとホワイトバンド幅の変化量ΔＷの関係を利用して、測定対象パターンの側壁角度を求める。
以下、その具体的手順について説明する。
＜側壁角度とホワイトバンド幅の変化量との関係の求め方＞
図３は、実施形態に係るパターン測定方法における、側壁角度とホワイトバンド幅の変化量との関係の求め方を示すフローチャートである。
まず、図３のステップＳ１１において、側壁角度が既知で、且つそれぞれの側壁角度が異なる複数の逆テーパー状の基準パターンを用意する。基準パターンの側壁角度は、例えばＡＦＭ（Atomic Force Microscopy；原子間力顕微鏡法）による観察で求めればよい。
なお、電子ビームがパターンの内部に到達する深さはパターンを構成する材料によって異なるため、ホワイトバンド幅の変化量は材料によっても変化する。したがって、基準パターンは、測定対象パターンと同じ材料で形成することが好ましい。
次に、ステップＳ１２において、図１の制御部２０がステージ５を駆動させて最初に測定を行う基準パターンを電子走査部１０の視野内に移動させる。
次に、ステップＳ１３に移行し、制御部２０の制御の下、パターン測定装置１００により加速電圧Ｖ1でのＳＥＭ画像と加速電圧Ｖ2でのＳＥＭ画像とを取得する。
次に、ステップＳ１４において、制御部２０の測定データ処理部２２が、加速電圧Ｖ1でのＳＥＭ画像及び加速電圧Ｖ2でのＳＥＭ画像から、基準パターンのホワイトバンド幅をそれぞれ求める。
続いて、ステップＳ１５において、測定データ処理部２２が、加速電圧Ｖ1でのホワイトバンド幅と加速電圧Ｖ2でのホワイトバンド幅との差分を取ってホワイトバンド幅の変化量ΔＷを求める。
その後、ステップＳ１６に移行して、制御部２０が全ての基準パターンの測定が完了したか否かを判断する。
ステップＳ１６において、制御部２０が全ての基準パターンの測定が完了していないと判断した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１２に移行する。
そして、ステップＳ１２において、パターン測定装置１００のステージ５を駆動させて傾斜角度が異なる別の基準パターンを電子走査部１０の視野内に移動させる。
その後、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理を繰り返す。
一方、ステップＳ１６において、制御部２０が全ての基準パターンの測定が完了したと判断した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１７に移行する。
ステップＳ１７では、測定データ処理部２２において、側壁角度の１°の変化あたりのホワイトバンド幅の変化量を求める。以下、側壁角度の１°の変化あたりのホワイトバンド幅の変化量を、基準変化率と呼ぶものとする。この基準変化率は［長さ／角度］の次元を有している。
最も簡単な例として、２つの基準パターンから基準変化率を求める場合には、下記の式で求められる。
α＝｜ΔＷA−ΔＷB｜／｜θA−θB｜ …（１）
ここで、αは基準変化率であり、ΔＷAは一方の基準パターンＡのホワイトバンド幅の変化量であり、ΔＷBは他方の基準パターンＢのホワイトバンド幅の変化量である。また、θAは一方の基準パターンＡの側壁角度であり、θBは他方の基準パターンＢの側壁角度である。
その後、ステップＳ１８において、制御部２０が記憶部２３に基準変化率、各基準パターンのホワイトバンド幅の変化量及び側壁角度を格納して、基準パターンの測定処理を終了する。
なお、基準変化率αを求めるためのＳＥＭ画像は、ＳＥＭシミュレータを用いて取得してもよい。ここで、ＳＥＭシミュレータは、走査型電子顕微鏡の電子銃から放出された電子ビームがパターンに照射された際に放出される二次電子の挙動を、モンテカルロ法等で計算することで、パターンのＳＥＭ画像を予測するソフトウェアである。
このＳＥＭシミュレータで、電子ビームの加速電圧、パターンの材料及びパターンの形状を適宜設定することにより所望の条件でのＳＥＭ画像が得られ、そのＳＥＭ画像から基準変化率αが求まる。
＜側壁角度の測定方法＞
次に、測定対象パターンの側壁角度の測定方法について説明する。
図４は、実施形態に係るパターン測定方法による側壁角度の測定方法を示すフローチャートである。
まず、図４のステップＳ３１において、図１の制御部２０がステージ５を駆動させて、電子走査部１０の視野内に測定対象パターンを移動させる。
次に、ステップＳ３２において、制御部２０の制御の下、パターン測定装置１００により加速電圧Ｖ1でのＳＥＭ画像と加速電圧Ｖ2でのＳＥＭ画像とを取得する。
次に、ステップＳ３３において、制御部２０の測定データ処理部２２が、加速電圧Ｖ1でのＳＥＭ画像及び加速電圧Ｖ2でのＳＥＭ画像から、測定対象パターンのホワイトバンド幅をそれぞれ求める。
次に、ステップＳ３４において、測定データ処理部２２が、加速電圧Ｖ1でのホワイトバンド幅と加速電圧Ｖ2でのホワイトバンド幅との差分を取って、測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量ΔＷ1を算出する。
次いで、ステップＳ３５において、測定データ処理部２２は測定対象パターンの側壁角度θ1を算出する。
ここでは、まず測定データ処理部２２が記憶部２３から基準変化率αと、基準パターンＡの側壁角度θAと、基準パターンＡのホワイトバンド幅の変化量ΔＷAとを読み出す。そして、基準変化率α、側壁角度θA、ホワイトバンド幅の変化量ΔＷAと、測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量ΔＷ1とに基づいて、下記の式により測定対象パターンの側壁角度θ1を算出する。
θ1＝θA＋（ΔＷ1−ΔＷA）／α …（２）
なお、パターンＡの側壁角度θA及びホワイトバンド幅の変化量ΔＷAに代えて、基準パターンＢの側壁角度θB及びホワイトバンド幅の変化量ΔＷBを用いて測定対象パターンの側壁角度θ1求めてもよい。この場合は、下記の計算式により測定対象パターンの側壁角度θ1を算出すればよい。
θ1＝θB＋（ΔＷ1−ΔＷB）／α …（３）
以上により、測定対象パターンの側壁角度θ1が求まる。
その後、測定対象パターンの側壁角度の測定処理を終了する。
上記のように、本実施形態によれば、側壁角度とホワイトバンド幅の変化量との関係から逆テーパー状のパターンの側壁角度が求まる。
これにより、ＳＥＭ画像を用いた非破壊の検査で、逆テーパー状のパターンの側壁角度を測定できる。また、本実施形態の測定方法によれば、ＡＦＭを用いる場合よりも迅速に側壁角度を測定でき、ＳＥＭ画像から多数の測定点で側壁角度を求めることも容易である。
（第２実施形態）
本願発明者らの調査によれば、側壁角度が９０°以下の順テーパー状のパターンの場合には、側壁角度θが変わってもホワイトバンド幅の変化量ΔＷの変化が見られないことが判明した。
したがって、順テーパー状のパターンについては、図３、図４を参照して説明した方法では正確な側壁角度を測定できない。
そこで、測定対象パターンが順テーパーか逆テーパーかを確認する必要がある。
第２実施形態のパターン測定方法では、側壁角度の算出に先立って測定対象パターンが逆テーパー状か否かの判定を行うこととした。
図５は、本実施形態に係るパターン測定方法での側壁角度の測定方法を示すフローチャートである。
図５において、ステップＳ３１〜ステップＳ３４までは図４を参照しつつ説明した測定方法と同様である。
本実施形態では、ステップＳ３４に続くステップＳ４０において、測定対象パターンが逆テーパー状のパターンか否かの判定を行う。
測定対象パターンが逆テーパー状か否かは、例えば加速電圧をΔＶ変化させたときのホワイトバンド幅の変化量ΔＷが一定のしきい値Ｔを上回るか否かで判定できる。そのしきい値Ｔは、側壁角度を９０°とした場合のホワイトバンド幅の変化量であり、基準変化率α、基準パターンＢの側壁角度θB及びホワイトバンド幅の変化量ΔＷBを用いて以下の式により求められる。
Ｔ＝ΔＷB−（θB−９０）×α …（４）
測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量ΔＷ1がしきい値Ｔよりも大きい場合には、測定対象パターンが逆テーパー状であるものと判定され（ＹＥＳ）、ステップＳ３５に移行する。
ステップＳ３５では、図４のステップＳ３５で説明したのと同様の方法で測定対象パターンの側壁角度を算出する。
一方、図５のステップＳ４０において、測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量ΔＷ1がしきい値Ｔよりも小さい場合には、測定対象パターンが逆テーパー状ではないと判定され（ＮＯ）、ステップＳ４１に移行する。
ステップＳ４１では順テーパー状のパターンに適合した別の方法で側壁角度を測定する。
例えば、特許文献２に記載されているように、電子ビーム９の電流値とホワイトバンド幅の関係に基づいて側壁角度を測定すればよい。
また、電子走査部１０に配置された複数の電子検出器８（図１参照）からの信号の差分をとって差分信号を生成し、その差分信号に基づいてパターンの側壁の下端から上端までの幅を求める。そして、そのパターンの側壁の下端から上端までの幅とパターンの高さとに基づいてパターンの側壁角度を求めてもよい。
以上のように、本実施形態によれば測定対象パターンに順テーパー状のパターンが含まれていても、側壁角度を測定できる。
（実験例）
次に、上記の実施形態のパターン測定方法に基づいて、実際に側壁角度を測定した実験結果について説明する。
まず、石英ガラス製のフォトマスク基板上に、クロムによって形成されてなる２本のラインパターンを基準パターンとして形成した。ＡＦＭを用いてこれらのラインパターンの側壁角度をそれぞれ測定したところ、一方の基準パターンＡ1の側壁角度は１１０°であり、他方の基準パターンＢ1の側壁角度は９５°であった。
次に、基準パターンＡ1及び基準パターンＢ1について、加速電圧１０００Ｖ及び加速電圧２０００ＶでそれぞれＳＥＭ画像を取得し、それらのＳＥＭ画像からホワイトバンド幅を求めた。
図６は、横軸に加速電圧をとり、縦軸にホワイトバンド幅をとって、実験例に係る基準パターンのホワイトバンド幅の測定結果を示すグラフである。
図６に示すように、加速電圧１０００ＶでのパターンＡ1のホワイトバンド幅は、２８．４ｎｍであり、加速電圧２０００ＶでのパターンＡ1のホワイトバンド幅は、４０．３ｎｍであった。
これらの結果から、パターンＡ1の加速電圧１０００Ｖと２０００Ｖとの間のホワイトバンド幅の変化量ΔＷA1は、４０．３ｎｍ−２８．４ｎｍ＝１１．９ｎｍと求まる。
また、加速電圧１０００ＶでのパターンＢ1のホワイトバンド幅は２１．４ｎｍであり、加速電圧２０００ＶでのパターンＢ1のホワイトバンド幅は２６．５ｎｍであった。
これらの結果から、パターンＢ1の加速電圧１０００Ｖから２０００Ｖの間のホワイトバンド幅の変化量ΔＷB1は、２６．５ｎｍ−２１．４ｎｍ＝５．１ｎｍと求まる。
次に、パターンＡ1とパターンＢ1のそれぞれの側壁角度と、ホワイトバンド幅の変化量とに基づいて、（１）式により下記のように基準変化率αを求めた。
α＝（１１．９ｎｍ−５．１ｎｍ）／（１１０°−９５°）＝０．４５［ｎｍ／度］
次に、パターンが逆テーパー状であるか否かを判定するためのしきい値Ｔを求めた。
このしきい値Ｔは、（４）式のθBにパターンＢ1の側壁角度９５°を代入し、ΔＷBにパターンＢ1のホワイトバンド幅の変化量５．１ｎｍを代入し、基準変化率αに０．４５［ｎｍ／度］代入して下記の計算で求めた。
Ｔ＝５．１−（９５−９０）×０．４５＝２．８５ｎｍ
次に、測定対象パターンの測定を行った。
まず、測定対象パターンについて、加速電圧１０００Ｖ及び２０００ＶでそれぞれＳＥＭ画像を撮影し、それらのＳＥＭ画像から測定対象パターンのホワイトバンド幅を検出した。
その結果、加速電圧１０００Ｖでのホワイトバンド幅は２６．７ｎｍであり、加速電圧２０００Ｖでのホワイトバンド幅は３３．７ｎｍであった。
これにより、測定対象パターンの加速電圧１０００Ｖと２０００Ｖとの間のホワイトバンド幅の変化量が７．０ｎｍと求まった。
この変化量は、しきい値Ｔの２．８５ｎｍより大きいため、測定対象パターンは逆テーパー状のパターンであることがわかる。
次に、（３）式により測定対象パターンの側壁角度θ1を算出した。
θ1＝９５°＋（７．０°−５．１°）／０．４５［ｎｍ／°］＝９９．２°
よって、測定対象パターンの側壁角度は９９．２°と求まった。
この測定対象パターンについて、ＡＦＭを用いて側壁角度を測定したところ、９９°であった。
したがって、実施形態による側壁角度の測定方法によれば、ＡＦＭによる測定と同様の結果が得られることが確認できた。
以上の諸実施形態で説明したパターン測定方法及びパターン測定装置によれば、フォトマスク等の逆テーパー状のパターンの側壁角度の検査を迅速に実施できる。これにより、パターンのエッチング条件等の製造プロセスの管理にも好適である。
また、非破壊で検査を行えるので、製品の抜き取り検査を行なった際に製品の無駄が生じることもない。
１…電子銃、２…コンデンサレンズ、３…偏向コイル、４…対物レンズ、５…ステージ、７…試料、８…電子検出器、９…電子ビーム、９ｂ…二次電子、１０…電子走査部、２０…制御部、２１…加速電圧設定部、２２…測定データ処理部、２３…記憶部、２４…画像表示部、２５…信号処理部、７１…基板、７２、７３…パターン、７２ａ、７３ａ…側壁。

Claims (9)

  1. 予め決められた２つの加速電圧の下での測定対象パターンのＳＥＭ画像をそれぞれ取得する工程と、
    前記ＳＥＭ画像から、前記測定対象パターンのホワイトバンド幅を検出する工程と、
    検出されたホワイトバンド幅の差分を取ってホワイトバンド幅の変化量を求める工程と、
    前記ホワイトバンド幅の変化量に基づいて、前記測定対象パターンの側壁角度を求める工程と、
    を有することを特徴とするパターン測定方法。
  2. 前記測定対象パターンの側壁角度は、既知の側壁角度を有する基準パターンを用いて予め求めておいた側壁角度とホワイトバンド幅の変化量との関係に基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載のパターン測定方法。
  3. 前記側壁角度とホワイトバンド幅の変化量との関係は、
    予め決められた２つの加速電圧の下で、第１の側壁角度を有する第１の基準パターンと、第２の側壁角度を有する第２の基準パターンとのＳＥＭ画像をそれぞれ取得する工程と、
    前記ＳＥＭ画像から、前記第１の基準パターン及び第２の基準パターンのホワイトバンド幅を検出する工程と、
    検出されたホワイトバンド幅の差分を取って、前記２つの加速電圧の下での前記第１の基準パターンのホワイトバンド幅の変化量と、前記第２の基準パターンのホワイトバンド幅の変化量をそれぞれ算出する工程と、
    前記第１の基準パターンのホワイトバンド幅の変化量及び前記第２の基準パターンのホワイトバンド幅の変化量の差分を、前記第１基準パターンの側壁角度及び第２の基準パターンの側壁角度の差分で除算して、前記側壁角度の単位角度当たりの前記ホワイトバンド幅の変化量である基準変化率を求める工程と、を更に有することを特徴とする請求項２に記載のパターン測定方法。
  4. 前記測定対象パターンの側壁角度は、
    前記第１の側壁角度をθAとし、前記第１の基準パターンのホワイトバンド幅の変化量をΔＷAとし、前記測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量をΔＷ1とし、前記基準変化率をαとし、前記測定対象パターンの側壁角度をθ1としたときに、
    θ1＝θA＋（ΔＷ1−ΔＷA）／α
    として算出することを特徴とする請求項３に記載のパターン測定方法。
  5. 前記測定対象パターンの材料と、前記基準パターンの材料は同じであることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか１項に記載のパターン測定方法。
  6. 前記基準パターンのＳＥＭ画像は、ＳＥＭシミュレーターでの計算により取得することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のパターン測定方法。
  7. 前記測定対象パターン及び前記基準パターンは、広い逆テーパー状のパターンであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のパターン測定方法。
  8. 前記測定対象パターンの側壁角度を求める工程に先立って、前記測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量に基づいて前記測定対象パターンが逆テーパー状であるか否か判断する工程を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のパターン測定方法。
  9. 第１の加速電圧及び前記第１の加速電圧と異なる第２の加速電圧の下で電子ビームを測定対象パターン上で走査させる電子走査部と、
    前記第１の加速電圧での電子ビームの走査で発生した二次電子に基づくＳＥＭ画像と、前記第２の加速電圧での前記電子ビームの走査で発生した二次電子に基づくＳＥＭ画像とをそれぞれ取得する信号処理部と、
    前記信号処理部で取得したＳＥＭ画像に基づいて、前記測定対象パターンの側壁角度を求める信号処理部とを有し、
    前記信号処理部は、
    前記ＳＥＭ画像から、前記測定対象パターンのホワイトバンド幅を検出し、
    検出した前記第１の加速電圧でのホワイトバンド幅と前記第２の加速電圧でのホワイトバンド幅との差分を取って前記測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量を算出し、
    前記ホワイトバンド幅の変化量に基づいて、前記測定対象パターンの側壁角度を求めることを特徴とするパターン測定装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5548159B2 (ja) * 2010-11-05 2014-07-16 株式会社アドバンテスト 欠陥レビュー装置及び欠陥レビュー方法
US10636140B2 (en) 2017-05-18 2020-04-28 Applied Materials Israel Ltd. Technique for inspecting semiconductor wafers
US10943763B1 (en) * 2019-09-24 2021-03-09 Applied Materials, Inc. Use of electron beam scanning electron microscopy for characterization of a sidewall occluded from line-of-sight of the electron beam

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0727549A (ja) * 1993-06-24 1995-01-27 Hitachi Ltd 測長機能を備えた走査電子顕微鏡
JP2006064421A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Hitachi High-Technologies Corp 半導体検査方法および半導体検査装置
JP2006119133A (ja) * 1999-11-05 2006-05-11 Fab Solution Kk 半導体デバイス検査装置
WO2008032387A1 (fr) * 2006-09-14 2008-03-20 Advantest Corporation Dispositif de mesure de dimension de motif et procédé de mesure de superficie de motif
JP2009204374A (ja) * 2008-02-27 2009-09-10 Hitachi High-Technologies Corp 走査型電子顕微鏡及びこれを用いたパターン寸法計測方法
WO2009116634A1 (ja) * 2008-03-19 2009-09-24 凸版印刷株式会社 微細構造体検査方法、微細構造体検査装置、および微細構造体検査プログラム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10170530A (ja) 1996-12-12 1998-06-26 Olympus Optical Co Ltd Ａｆｍカンチレバー及びその製造方法
JP4093662B2 (ja) * 1999-01-04 2008-06-04 株式会社日立製作所 走査形電子顕微鏡

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0727549A (ja) * 1993-06-24 1995-01-27 Hitachi Ltd 測長機能を備えた走査電子顕微鏡
JP2006119133A (ja) * 1999-11-05 2006-05-11 Fab Solution Kk 半導体デバイス検査装置
JP2006064421A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Hitachi High-Technologies Corp 半導体検査方法および半導体検査装置
WO2008032387A1 (fr) * 2006-09-14 2008-03-20 Advantest Corporation Dispositif de mesure de dimension de motif et procédé de mesure de superficie de motif
JP2009204374A (ja) * 2008-02-27 2009-09-10 Hitachi High-Technologies Corp 走査型電子顕微鏡及びこれを用いたパターン寸法計測方法
WO2009116634A1 (ja) * 2008-03-19 2009-09-24 凸版印刷株式会社 微細構造体検査方法、微細構造体検査装置、および微細構造体検査プログラム

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