JP6069367B2 - Pattern measuring method, apparatus condition setting method of the charged particle beam apparatus, and a charged particle beam apparatus - Google Patents

Pattern measuring method, apparatus condition setting method of the charged particle beam apparatus, and a charged particle beam apparatus Download PDF

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Description

本発明は、パターン測定方法及び荷電粒子線装置に係り、特に自己組織化リソグラフィに用いられる高分子化合物の測定に好適なパターン測定方法、及び荷電粒子線装置に関する。 The present invention relates to a pattern measurement method and a charged particle beam device, particularly suitable pattern measurement method for measuring the polymer compound used in the self-organization lithography, and to a charged particle beam apparatus.

近年の半導体デバイスは微細化パターンの生成のため、Directed Self−Assembly(DSA)法を用いたエッチング用マスクパターンの形成が検討されている。 Since recent semiconductor devices of the generation of fine pattern formation of the etching mask pattern using a Directed Self-Assembly (DSA) method have been studied. DSA法では、2種類のポリマーを連結ないし混合した複合ポリマー材の自己整列特性を利用する。 The DSA method utilizes two types of self-aligned properties of the composite polymer material polymer was coupled or mixed. 特許文献1にはDSA技術によって形成されたパターンを走査電子顕微鏡によって観察した例やパターンの寸法測定を行う例が説明されている。 Patent Document 1 example in which the dimension measurement examples and patterns were observed pattern formed by DSA technique by scanning electron microscopy is described.

走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)に代表される微細なパターンの測定や検査が可能な荷電粒子線装置は、DSA技術の発展においても重要な役割を担うものと予想される。 SEM: measurement and inspection can charged particle beam apparatus fine pattern represented by (Scanning Electron Microscope SEM) are expected to play an important role in the development of DSA technique. 特許文献2、3には試料を帯電させ、試料の特徴を顕在化した上で試料を観察する手法が説明されている。 Patent Documents 2 and 3 charges the sample, methods for observing a sample in terms of the characteristics of the sample were visualized are described.

また、特許文献42には、電子顕微鏡によるパターン測定を行う場合に、複数の画像データを積算して画像を形成すると共に、当該積算対象となるフレームの数をパターン認識が可能であるか否かの判断に基づいて、自動的に決定する手法が開示されている。 In Patent Document 42, in case of a pattern measured by electron microscopy, by integrating a plurality of image data so as to form an image, whether the number of frames to be the integration target are possible pattern recognition based on the determination, a technique for automatically determining is disclosed.

特開2010−269304号公報(対応米国特許USP8,114,306) JP 2010-269304 JP (corresponding U.S. Pat USP8,114,306) 特開平10−313027号公報(対応米国特許USP6,091,249) JP 10-313027 discloses (corresponding to US Patent USP6,091,249) 特開2006−234789号公報(対応米国特許USP7,683,319) JP 2006-234789 JP (corresponding U.S. Pat USP7,683,319) 特開2010−092949号公報(対応米国特許公開公報US2011/0194778) JP 2010-092949 JP (corresponding to US Patent Publication US2011 / 0,194,778)

DSA技術は、一般的なリソグラフィ法によって形成された微細パターン間に、複数種のポリマーが化学的に結合した高分子化合物が充填されるようにウエハ上に塗布し、熱処理によってポリマーを相分離させることによってパターン形成を行う技術である。 DSA techniques, among general fine pattern formed by lithography, more polymers is coated on a wafer to be filled with chemically polymer compound bound, to phase separate the polymer by heat treatment it is a technique of performing pattern formation by. 光近接効果(Optical Proximity Effect)による縮小露光の限界を超えた微細なパターニングが可能な技術であるが、熱処理後の高分子化合物は表面が平坦であるため、主にエッジ効果によって発生する二次電子を検出する走査電子顕微鏡の場合、コントラストが十分に得られない場合がある。 Secondary is a optical proximity effect (Optical Proximity Effect) which can be finely patterned beyond the limits of the reduced exposure to technology, polymer compound after the heat treatment for the surface is flat, which is generated primarily by the edge effect for scanning electron microscope for detecting digital, there is a case where the contrast is not sufficiently obtained. 特許文献1には、DSA技術によって形成されたパターンを、電子顕微鏡を用いて観察することについての開示はあるものの、コントラストを如何に向上するのか具体的な手法が述べられていない。 Patent Document 1, the pattern formed by the DSA technique, although disclosure of that observed using the electron microscope is not mentioned concrete technique or to how improve the contrast. また、特許文献2、3にはDSA技術によって形成されたパターンを観察対象とすることについての開示がない。 Further, there is no disclosure about the observed is a pattern formed by the DSA technique in Patent Documents 2 and 3.

以下に、DSA技術によって形成されたパターンを、高コントラスト画像、或いは信号を用いて高精度に測定、或いは検査することを第1の目的とするパターン測定方法、及び荷電粒子線装置について説明する。 Hereinafter, the pattern formed by DSA technique, high contrast images, or measured with high accuracy using a signal, or a pattern measuring method of the first object to be examined, and the charged particle beam apparatus.

また、基板上に光学リソグラフィーとエッチングによって形成されたガイドとなるホールパターンにブロックコポリマーやブレンドされたポリマーを塗布してアニールすると誘導組織化現象によって円筒状にポリマーが分離する。 The polymer is separated into a cylindrical shape by induction organizing phenomenon annealing polymers block copolymer or blend hole pattern as a guide, which is formed by the optical lithography and etching is applied onto the substrate. その後、現像によって一方のポリマーが取り除かれ、エッチング工程を経てホールのパターニングが完成する。 Then, one of the polymers is removed by development, the patterning of the holes are completed through the etching process.

一方、アニールによって分離したパターンを電子顕微鏡等を用いて測定する場合において、ブロックコポリマーやブレンドされたポリマーによる誘導組織化後の状態ではパターンの凹凸はほとんどなく計測可能なパターンエッジを検出することも計測することも困難である。 On the other hand, in the case where the pattern separated by annealing is measured using an electron microscope or the like, also be detected little measurable pattern edge irregularities of the pattern in the state after induction organized by the block copolymer or blended polymer it is also difficult to measure. また、適切な計測範囲や照射時間を設定することも難しい。 It is also difficult to set an appropriate measurement range and irradiation time. 特に、半導体製造工程において、パターンの出来栄えを評価する荷電粒子線装置では、予め装置条件を決定しておく必要がある。 In particular, in a semiconductor manufacturing process, a charged particle beam device for evaluating the workmanship of the pattern, it is necessary to determine in advance device condition. 特許文献1にはそのような装置条件を如何に決定するのか具体的な説明がない。 No specific description how to how determine such system conditions in Patent Document 1. また、特許文献4には積算対象となる画像データのフレーム数を自動的に決定する手法が開示されているが、凹凸の殆どないパターンを測定する際にどのように装置条件を設定すべきか具体的な解決出段の開示がない。 Although techniques for automatically determining the number of frames of image data to be accrual Patent Document 4 discloses, should be set how device condition in measuring the little uneven pattern specific there is no disclosure of specific solutions Dedan.

一方、発明者らは、荷電粒子ビームの照射によって特定のポリマーが収縮する現象を確認した。 On the other hand, we, the specific polymer by irradiation of the charged particle beam has confirmed the phenomenon of contraction. 通常、分離した複数のポリマーの内、ビームの照射によって収縮するポリマーは、現像によって除去される側のポリマーであるため、ビーム条件を適切に設定すれば、試料に実質的なダメージを与えることなく、凹凸のついたパターンを対象とした高精度な測定が可能となる。 Usually, the plurality of polymers is separated and the polymer shrinks by irradiation of the beam are the polymers of side to be removed by the development, by appropriately setting the beam condition, without causing substantial damage to the sample , thereby enabling highly accurate measurement intended for with pattern uneven.

以下に、DSAパターンのような凹凸がなく、エッジ効果を利用した荷電粒子ビームの走査による測定や検査が困難なパターンであっても、適切な装置条件設定に基づく高精度なパターン測定や検査を行うことを第2の目的とする荷電粒子線装置の装置条件設定方法、及び荷電粒子線装置について説明する。 Hereinafter, there is no unevenness such as DSA pattern, even a difficult pattern measurement or inspection by scanning the charged particle beam using the edge effect, a high precision pattern measurement and inspection based on the appropriate device condition setting apparatus condition setting method of the charged particle beam device according to the second object to do, and the charged particle beam apparatus.

上記第1の目的を達成するための一態様として以下に、自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に対し、荷電粒子を照射して当該高分子化合物を形成する複数のポリマーの内、特定のポリマーを他のポリマーに対して大きく収縮させた後に、或いは収縮と併せて当該他のポリマーを含む領域に荷電粒子ビームの走査によって得られる信号に基づいて、前記他のポリマーの複数のエッジ間の寸法測定を行うパターン測定方法、或いは当該測定を実現する荷電粒子線装置を提案する。 Below as an embodiment for achieving the first object relative to the polymer compound used in the self-assembly lithography, among the plurality of polymer forming the polymeric compound is irradiated with charged particles, the specific the polymer after being greatly contracted to other polymers, or based on a signal obtained by the scanning of the charged particle beam to a region including the other polymers in conjunction with contraction, between a plurality of edges of said other polymer pattern measuring method for performing dimensional measurement, or propose a charged particle beam device which realizes the measurement.

更に、上記第2の目的を達成するための一態様として、自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に荷電粒子ビームを走査することによって得られる荷電粒子に基づいて画像を形成するときの荷電粒子ビームの走査条件を設定する荷電粒子装置の装置条件設定方法であって、前記高分子化合物に対して荷電粒子ビームを走査、及び当該走査に基づいて得られる画像の評価を行い、当該評価の結果が所定の条件を満たすまで、前記荷電粒子ビームの走査と画像の評価を繰り返し、前記画像が当該所定の条件を満たしたときの走査条件を、積算用画像取得用の走査前の前記荷電粒子ビームの走査条件として設定する荷電粒子線装置の装置条件設定方法を提案する。 Further, as one embodiment for achieving the second object, charged at the time of forming an image on the basis of the charged particles obtained by scanning a charged particle beam in the polymer compound used in the self-assembly lithography an apparatus condition setting method of the charged particle device to set the scanning conditions of the particle beam, said scanning charged particle beam with respect to the polymer compound, and evaluates the image obtained based on the scan, of the evaluation results until a predetermined condition is satisfied, the charged particle beam repeatedly evaluate the scanning and image, the scanning condition when said image satisfies the predetermined condition, the charged particles before scanning for accumulated image acquisition Suggest apparatus condition setting method of the charged particle beam device to be set as a scanning condition for the beam.

また、荷電粒子源から放出される荷電粒子ビームを走査する走査偏向器と、試料に対する前記荷電粒子ビームの走査によって得られる荷電粒子を検出する検出器と、当該検出器の出力を積算して画像を形成する制御装置を備えた荷電粒子線装置であって、当該制御装置は、前記荷電粒子ビームの走査に基づいて得られる画像を評価し、当該評価結果が所定の条件を満たすまで、前記荷電粒子ビームの走査と画像の評価を繰り返し、前記評価結果が前記所定の条件を満たすときの前記荷電粒子ビームの走査条件を、積算用画像取得用の走査前の前記荷電粒子ビームの走査条件として設定する荷電粒子線装置を提案する。 Further, the detector and the image by integrating the output of the detector for detecting the scanning deflector for scanning the charged particle beam emitted from the charged particle source, the charged particles obtained by the scanning of the charged particle beam to the sample a charged particle beam apparatus provided with a control device for forming a, the control unit evaluates the image obtained on the basis of the scanning of the charged particle beam, until the evaluation result satisfies a predetermined condition, the charged Repeat evaluation of scanning the image of the particle beam setting, the scanning conditions of the charged particle beam when the evaluation result meets the predetermined condition, as the scanning condition of the charged particle beam before scanning for accumulated image acquisition We suggest charged particles beam apparatus.

上記照射条件は例えば測定や検査を行うための画像形成に用いられる画像信号取得前の特定ポリマーの収縮のためのものであり、特定ポリマーの収縮が行われた後に、測定や検査のためのビーム走査、或いは画像取得を実行する。 The irradiation conditions are intended to contraction of the specific polymer of the previous image signal acquisition used for image formation for performing for example a measurement and inspection, after the contraction of the specific polymer were made, the beam for measurement and inspection scan, or to perform the image acquisition.

上記第1の構成によれば、表面が平坦な複数のポリマーが結合した高分子化合物であっても、高コントラスト信号を用いた高精度な測定が可能となる。 According to the first configuration, the surface be a polymer compound bound flat plurality of polymers, it is possible to highly accurate measurement with a high contrast signal.

また、上記第2の構成によれば、DSAパターンのような凹凸がなく、エッジ効果を利用した荷電粒子ビームの走査による測定や検査が困難なパターンであっても、適切な装置条件設定に基づく高精度なパターンの測定や検査が可能となる。 Further, according to the second configuration, there is no unevenness such as DSA pattern, even a difficult pattern measurement or inspection by scanning the charged particle beam using the edge effect, based on the appropriate device condition setting measurement and inspection of high-precision pattern can be achieved.

DSA法によって作成されるパターンの一例を示す図。 It illustrates an example of a pattern created by the DSA technique. 走査電子顕微鏡の概要を示す図。 Diagram showing an outline of scanning electron microscopy. DSAパターンの断面とSEM画像との関係を示す図。 Diagram showing the relationship between the cross-section and SEM images of DSA pattern. DSAパターンの断面と斜方検出器の出力に基づいて形成されるSEM画像との関係を示す図。 Diagram showing the relationship between the SEM image formed based on the output of the cross-section and the oblique detector DSA pattern. 4つの斜方検出器を示す図。 It shows four oblique detector. 4素子に分割した検出素子からなる斜方検出器を示す図。 It shows oblique detector consisting detecting element divided into four elements. 加工用電子源を備えた走査電子顕微鏡の一例を示す図。 Diagram illustrating an example of a scanning electron microscope with a processing electron source. 面状電子源の一例を示す図。 It illustrates an example of a planar electron source. 面状電子源の配置例を示す図。 It shows an arrangement example of a planar electron source. 面状電子源の配置例を示す図。 It shows an arrangement example of a planar electron source. 面状電子源の配置例を示す図。 It shows an arrangement example of a planar electron source. 面状電子源を備えた走査電子顕微鏡の一例を示す図。 Diagram illustrating an example of a scanning electron microscope with a planar electron source. 加工用ビームを照射したときの電子の軌道を示す図。 It shows the electron trajectories when irradiated with processing beam. DSAパターンの加工からDSAパターンの測定に至るまでの工程を示すフローチャート。 Flowchart illustrating a process from the processing of DSA pattern up to the measurement of the DSA pattern. 予備照射条件の設定を行うためのGUI画面の一例を示す図。 It illustrates an example of a GUI screen for setting the pre-irradiation conditions. 予備照射目的ごとに設けられたパターンの種類に応じた予備照射条件を記憶するテーブル例を示す図。 Diagram showing a table example for storing the preliminary irradiation conditions corresponding to kinds of patterns provided for each pre-irradiation purposes. 走査電子顕微鏡を含むパターン寸法測定システムの一例を示す図。 It illustrates an example of a pattern dimension measurement system including a scanning electron microscope. 走査型電子顕微鏡の概略を示した図。 It shows a schematic of a scanning electron microscope. ガイドパターン付きDSAホールパターン画像の一例を示す図。 It illustrates an example of a guide pattern with DSA hole pattern image. 電子線を照射した場合にガイドパターンとDSAホールパターンが映像化される様子を示したフレーム画像。 Frame image guide pattern and DSA hole pattern showing a state that is imaged in the case of irradiating an electron beam. 前後のフレーム画像の差分画像を示す図。 It shows a differential image of the front and rear of the frame image. 図20のフレーム画像群から求めた評価値をプロットしたグラフ。 Graph plotting the evaluation value obtained from the frame images in FIG. 20. 図21の差画像群から求めた評価値をプロットしたグラフ。 Graph plotting the evaluation value obtained from the difference images of Fig. 21. 積算画像を用いた測定工程を示すフローチャート。 Flow chart illustrating the measurement process using the integrated image. 差画像を積算した画像例を示す図。 It shows an example of an image obtained by integrating the difference image. テンプレートを用いたホールパターン中心を検出する手法を説明する図。 Diagram illustrating a technique for detecting the hole pattern center using a template. ガイドパターンの検出法を説明する図。 Diagram for explaining the detection method of the guide pattern. 計測パラメータを入力するためのGUI画面の一例を示す図。 It illustrates an example of a GUI screen for inputting the measurement parameters.

図1は、DSA法による微細パターンを模式的に示したものである。 Figure 1 is a fine pattern by DSA method shown schematically. 図1(a)は、パターン生成の基板となるシリコンウェハ101を示している。 FIGS. 1 (a) shows a silicon wafer 101 serving as a substrate for pattern generation. 図1(b)にて、101の上にリソグラフィ技術によって所望の微細パターンの繰り返しピッチよりも広い広ピッチパターン102を生成する。 1 at (b), to produce a wide pitch pattern 102 wider than the repetition pitch of the desired fine pattern by lithography on the 101. その後、図1(c)にて複合ポリマー材110を塗布する。 Then, applying the composite polymer material 110 in FIG. 1 (c). 適切な熱処理(アニール)により、110はパターン102をガイドとして特定方向へ自己整列する。 By appropriate heat treatment (annealing), 110 is self-aligned to a particular direction pattern 102 as a guide. 110は2種類の異なるポリマー111とポリマー112の繰り返しで構成されている。 110 is composed of repeating two different polymer 111 and the polymer 112. 図1(d)で、一方のポリマー(例えば112)を選択除去することにより、ガイドパターン102よりもピッチの狭い狭ピッチパターン103を生成することができる。 In FIG. 1 (d), the by selective removal of one of the polymers (e.g. 112) can generate a narrow pitch pattern 103 pitch than the guide pattern 102.

熱処理後、エッチング前に相分離が適正に行われたか否かを判定することは、適正な高分子材料が選択されたか、アニールの条件が適切であったか等を早期に知る上で重要であるが、図1(c)に例示するように、高分子材料内には複数のポリマーが含まれているのにも関わらず、表面が平坦であるため、走査電子顕微鏡では高コントラストの画像が得られない。 After the heat treatment, the phase separation before the etching is determined whether or not properly carried out, either proper polymeric material is selected, the annealing conditions are important in understanding the early appropriate and which was or the like , as illustrated in FIG. 1 (c), despite contains multiple polymer in the polymer material, the surface is flat, the image of high contrast can be obtained by scanning electron microscopy Absent. 発明者らは上記のような状況に基づいて、DSAパターンの検査・計測を行うSEMが備えるべき構成の一つは、コントラスト強調のための表面処理であることを新たに見出した。 We based on the above situation, one of the configurations to be provided are SEM to inspect and measurement of DSA pattern was newly found that the surface treatment for contrast enhancement. パターンの測定や検査では、パターンの不良をできるだけ早く検知することが時間的・経済的コストを低減するために重要であり、図1(d)のステップを経ず図1(c)の段階で実施するほうが好ましい。 In the measurement and inspection of a pattern, it is important to be as quickly as possible detect a defect of the pattern to reduce the time and economic costs, at the stage of FIG. 1 (c) without going through steps shown in FIG. 1 (d) better to implement is preferable. この状態では、ポリマー111とポリマー112に高低差がなく、通常のSEM観察は難しい。 In this state, there is no height difference in the polymer 111 and the polymer 112, conventional SEM observation is difficult. さらに、ポリマー111とポリマー112の質量密度にも大きな違いがなく、質量密度の差を利用したコントラストも得られない。 Furthermore, there is no big difference in mass density of the polymer 111 and the polymer 112, it can not be obtained contrast utilizing the difference in mass density. また、ポリマー111とポリマー112の電気特性は共に絶縁体である場合が多く、帯電電位差を利用した電位コントラストも得られない。 The electrical properties of the polymer 111 and the polymer 112 may are both insulators many potential contrast not be obtained using a charged potential.

以下に説明する実施例では、DSA法により生成された狭ピッチパターンの観察のために、荷電粒子線をあらかじめ被観察領域に照射してから観察を行う方法およびその装置を提供する。 In the embodiment described below, for observation of a narrow pitch pattern generated by the DSA technique, it provides a method and apparatus for performing observation after irradiation in advance the observation area of ​​the charged particle beam. あらかじめ被観察領域に荷電粒子線を照射することで、一対のポリマー(図1の111と112)の一方を体積減少させることが可能となる。 By irradiating a charged particle beam in advance in the observation area, it is possible to reduce the volume of one of the pair of polymer (111 and 112 in FIG. 1). この方法により、ポリマー表面にパターン形状に応じた段差を形成することが可能となり、高精度な計測・検査が実施できる。 This method makes it possible to form a step according to the pattern on the polymer surface can be performed highly accurate measurement and inspection. また、被観察領域にあらかじめ照射する荷電粒子線は、その後の観察に使用する荷電粒子線と同一であることを一つの特徴とする。 Further, the charged particle beam pre-irradiated to the observation area is one of the features to be identical to the charged particle beam to be used for subsequent viewing.

高コントラスト信号に基づくDSAパターンの高コントラスト信号測定を可能とする走査電子顕微鏡の一例を図面を用いて説明する。 It will be described with reference to the drawings of an example of a scanning electron microscope which enables a high contrast signal measurement DSA pattern based on high contrast signal. 図2は、走査電子顕微鏡(SEM)の概略図を示している。 Figure 2 shows a schematic diagram of a scanning electron microscope (SEM). 電子源201は制御電源231により、試料に対して負電位に保持されている。 Electron source 201 by the control power supply 231, are held at a negative potential with respect to the sample. 引出電極202は、前記制御電源231に重畳した正電圧電源232により、電子源201よりも正電位に設定され、電子線220を引き出す。 Extraction electrode 202, a positive voltage power source 232 superimposed on the control power supply 231, than the electron source 201 is set to a positive potential, draw the electron beam 220. 電子線220は集束レンズ203と対物レンズ208を経て観察試料210上へ照射される。 Electron beam 220 is irradiated to the observation sample 210 on through the focusing lens 203 and the objective lens 208. 観察試料210上での電子線220の直径は、レンズ制御回路233および238によって適切に制御される。 The diameter of the electron beam 220 on the observation sample 210 is appropriately controlled by the lens control circuit 233 and 238. また、電子線220の電流量は、ファラデーカップ205によって検知し、電流計測手段235にて計測される。 The current amount of the electron beam 220 is detected by the Faraday cup 205, it is measured by the current measuring unit 235. 電子線220は偏向制御回路237によって動作する偏向器207によって観察視野を走査される。 Electron beam 220 is scanned the observation field of view by the deflector 207 which operates by the deflection control circuit 237. 電子線220を試料210から退避させるときには、ブランカ電源234を用いてブランカ204を動作させる。 When retracting the electron beam 220 from the sample 210, to operate the blanker 204 using blanker power supply 234. 試料210から発生した信号電子は、対物レンズ208よりも電子源201側に設置されたインレンズ検出器206あるいは、特定方向に設置された斜方検出器209によって検出される。 Signal electrons generated from the sample 210, in-lens detector 206 or installed in the electron source 201 side of the objective lens 208, is detected by the oblique detector 209 installed in a specific direction. インレンズ検出器は試料から様々な方向へ出射した低速の信号電子を効率よく検出することで、表面段差のエッジ部を強調するエッジコントラスト像の取得に適した検出器を与える。 In-lens detector by detecting the low-speed signal electrons emitted from the sample in different directions effectively, gives the detectors suitable edge portion of the surface steps to get emphasize edge contrast image. 一方、斜方検出器209は、試料の特定方向へ出射した高エネルギーの信号電子を検出するのに適している。 On the other hand, oblique detector 209 is suitable for detecting the signal high energy electrons emitted to a particular direction of the sample.

DSA法で作成されたパターンを観察するにあたり、試料ステージ211に観察試料210を載せ、対物レンズ208の下へ搬送する。 Upon observing the pattern created by the DSA method, place the observation sample 210 on the sample stage 211 is conveyed to below the objective lens 208. 観察部位をあらかじめ電子線220で走査し、一方のポリマーを体積減少させて表面段差を形成する。 The observed region was scanned in advance by an electron beam 220 to form a surface step by one of the polymers reduced volume. このプロセスを加工のための照射と呼ぶことにする。 We call this process and irradiation for processing. その上で、再度電子線220で観察部位を走査し、インレンズ検出器206の信号を信号処理装置236で画像化して顕微鏡像を取得する。 On top of that, by scanning the observation region with an electron beam 220 again, and imaging signals of the in-lens detector 206 by the signal processor 236 acquires the microscope image. この際、加工のための照射が十分であれば、DSA法によるパターンのエッジ部に段差が形成され、得られる顕微鏡画像には二種類のポリマーの境界に明確なエッジコントラストが顕われる。 In this case, if is sufficient irradiation for the processing, a step is formed on an edge portion of the pattern by DSA method, resulting clear edge contrast at the boundary of two types of polymers in the microscopic image is cracked sensible. このエッジ線を利用することで、被観察試料上のパターン寸法の高精度計測、あるいは被観察試料上のパターン形状の欠陥検査が実施できる。 The edge line by using a high-precision measurement of the pattern dimension on the observed sample, or the defect inspection of the pattern on the observed sample can be performed.

自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に対し、荷電粒子を照射して当該高分子化合物を形成する複数のポリマーの内、特定のポリマーを他のポリマーに対して大きく収縮させた後に、当該他のポリマーを含む領域に荷電粒子ビームの走査によって得られる信号に基づいて、前記他のポリマーの複数のエッジ間の寸法測定を行う上記構成によれば、DSAパターンの高精度な評価を迅速に行うことが可能となる。 To the polymer compound used in the self-assembly lithography, among the plurality of polymer forming the polymeric compound is irradiated with charged particles, in after largely contracted a particular polymer for other polymers, the on the basis of a signal obtained by the scanning of the charged particle beam to a region including other polymers, according to the configuration in which the dimension measurement among a plurality of edges of said other polymers, rapidly a highly accurate assessment of the DSA pattern It can be carried out to become.

図17は、SEM1701を含むパターン測定システムの一例を示す図であり、当該システムは主にSEM1701、SEM1701を制御する制御装置1702、制御装置1702に所望の装置条件を設定するための光学条件設定装置1703. Figure 17 is a diagram showing an example of a pattern measurement system that includes SEM1701, the system mainly SEM1701, the controller 1702 for controlling the SEM1701, optical condition setting device for setting a desired device conditions to the control unit 1702 1703. 及びSEMによる測定条件を設定するための設定装置1704からなる。 And consisting setting device 1704 for setting the measurement conditions by SEM. 設定装置1704に設けられた表示装置には、例えば図15に例示するようなGUI(Graphical User Interface)画面が表示可能となっている。 The display device provided in the setting device 1704 and a GUI (Graphical User Interface) screen as shown in FIG. 15 for example, and can display. 図15に例示するGUI画面には、パターン(Pattern)の種類を入力するための入力ウィンドウ1501、測定のためのビーム走査の前のビーム照射条件を入力するための入力ウィンドウ1502が設けられている。 The GUI window shown in FIG. 15 the input window 1502 provided for inputting a previous beam irradiation conditions of beam scanning for the pattern input window 1501 for inputting the type of the (Pattern), measured . 本実施例の場合、電位コントラスト(Voltage Contrast)、コンタクトホール観察(Contact Hole(C/H) Observation)、上述の一方のポリマーの体積を減少させて、他方のポリマーのエッジを強調するエッジ強調(Edge Enhancement)の3つから予備走査(Pre−Scan)モードの選択が可能となっている。 In this embodiment, the potential contrast (Voltage Contrast), contact holes observation (Contact Hole (C / H) Observation), by reducing the volume of one of the polymers described above, emphasizing edge enhancement edges of the other polymer ( Edge Enhancement selected from three pre-scans (pre-scan) mode) is possible.

電位コントラストモードの予備走査では、視野内に含まれる素子を帯電させるためのビームコンデョションによるビーム走査が行われる(第1の走査モード)。 The prescan voltage contrast mode, beam scanning by the beam Conde ® Deployment for charging the elements included in the field of view is performed (first scan mode). コンタクトホール観察モードの予備走査では、試料表面のレジストを正に帯電させるためのビーム走査が行われる(第2の走査モード)。 In prescan of contact holes observation mode, beam scanning for positively charged resist of the sample surface is performed (second scanning mode). そして、エッジ強調モードの予備走査では、1のポリマーを縮小させるための走査が行われる(第3の走査モード)。 Then, the preliminary scanning of the edge emphasis mode, scanning for reducing the first polymer is performed (the third scanning mode).

この3つの走査モードの内、第3の走査モードだけが試料を帯電させることを目的としない走査モードとなる。 Of the three scanning modes, a scan mode which is not intended that only the third scanning mode is to charge the sample. 本実施例ではこのようなDSAパターン測定用の予備照射条件を設定するためのウィンドウが設けられたGUI画面について説明する。 In this embodiment described GUI screen window is provided for setting such preliminary irradiation conditions for DSA pattern measurement.

以上のように予備走査には種々の種類があり、ビームコンディションも異なるため、例えば図16に例示するように走査モードごとに、パターンの種類ごとのビームコンデョションを記憶するデータベースを用意しておき、パターンの種類と走査モードの選択に基づいて、ビーム条件を読み出せるようにしておけば、予備走査条件の選択が容易になる。 Above to the prescan as there are various types, since the beam conditions different for each scan mode as illustrated in FIG. 16 for example, by preparing a database for storing beam Conde ® Deployment of each type of pattern, based on the selected pattern type and scan modes, if the enable reading beam conditions, the selection of the prescan condition is facilitated. また、このようなデータベースを用意し、未知の試料を測定したときの条件を更新するようにすれば、過去の設定条件を容易に設定することが可能となる。 Also, to prepare such a database, you suffice to update the condition when measuring an unknown sample, it is possible to easily set the past setting conditions. 図15に例示するGUI画面にて予備走査の際の視野の大きさ(FOV(Field Of View))、照射時間(Exposure Time)、ビーム電流(Beam Current)、試料へのビームの到達エネルギー(Landing Energy)、及びフレーム(Frame)数の選択と、パターンの種類、及び予備走査モードの選択を行い、図16に例示するようなデータベースを更新するようにしても良い。 The size of the field of view during the preliminary scanning at GUI window shown in FIG. 15 (FOV (Field Of View)), the irradiation time (Exposure Time), the beam current (Beam Current), reaches the energy of the beam to the sample (Landing Energy), and frame (frame) number of the selection, the kind of pattern, and performs the selection of the prescan mode, may be updating the database as illustrated in FIG. 16.

データベースは、光学条件設定装置1703に内蔵されるメモリ1705に登録され、設定装置1704による設定によってSEM1701の光学条件として設定される。 Database is registered in the memory 1705 that is incorporated in the optical condition setting unit 1703, is set as the optical conditions of SEM1701 by setting by the setting device 1704. 光学条件設定装置1703内に設けられた演算処理部1706には、測定のためのビーム条件を設定する光学条件設定部1707、メモリ1705に登録されたデータベース、或いは設定装置1704にて設定された設定条件に基づいて、予備走査条件を設定する予備照射条件設定部1708、後述する予備照射を停止する条件を求める輝度条件抽出部1709、及び測定のためのビーム走査に基づいて、プロファイル波形を形成し、パターンの寸法を測定するパターン測定部1710が含まれている。 The arithmetic processing unit 1706 provided on the optical condition setting device 1703, setting set optical condition setting unit 1707, a database that is registered in the memory 1705, or in the setting device 1704 for setting the beam conditions for measurement based on the conditions, preliminary irradiation condition setting unit 1708 for setting a pre-scan condition, based on the beam scanning for later luminance condition extracting unit 1709 obtaining a condition for stopping the pre-irradiation to, and measured, to form a profile waveform includes a pattern measurement unit 1710 for measuring the dimension of the pattern.

以上のような構成によれば、加工に基づいて顕在化したエッジを用いた測定を高精度に行うことが可能となる。 According to the above configuration, it is possible to perform measurement using the edge actualized based on processed with high accuracy.

図3は、DSAパターンの断面とSEM画像との関係を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing the relationship between the cross-section and SEM images of DSA pattern. 図3aでは、加工のための照射実施前のDSAパターンとSEM像である。 In Figure 3a, a DSA pattern and SEM image before irradiation performed for processing. 2種類のポリマー301と302の間に表面段差がないことに対応して、SEM像のコントラストがついていない。 Corresponding to no surface step between the two polymers 301 and 302, it does not have the contrast of the SEM image. 図3bは、ビーム照射により、ポリマー302を体積縮小させた場合である。 Figure 3b, by the beam irradiation, a case where the polymer 302 were volume reduced. 体積縮小しないポリマー301の側壁から多くの信号電子が発生し、ポリマー301とポリマー302の境界に明確な強信号領域(ホワイトバンド)303を形成する。 Many signal electrons generated from the side wall of the polymer 301 not volume reduction, to form a clear strong signal area (white band) 303 at the boundary of the polymer 301 and the polymer 302. これにより、DSAパターンの計測・検査が可能になる。 This makes it possible to measure and inspection of the DSA pattern. 図3cは、本発明の方法を用いるが、体積縮小が不十分な場合を示している。 Figure 3c is using the method of the present invention, showing a case where the volume reduction is insufficient. この場合、ポリマー301の側壁からの信号電子量が十分でなく、ホワイトバンド304も弱い。 In this case, is not sufficient signal amount of electrons from the side wall of the polymer 301, the white band 304 also weak. より具体的には、一番端のポリマー302が充填されていない部分に接するエッジ305と比較して、十分な加工が施されたパターンエッジのホワイトバンド303より、加工が不十分なパターンエッジ304の信号が弱いことが、図3のパターンの拡大図からもわかる。 More specifically, as compared to the edge 305 of the polymer 302 in the top end in contact with the portion not filled, sufficient processing than white band 303 of pattern edge was decorated, processing is insufficient pattern edge 304 it signal is weak, it can be seen from the enlarged view of the pattern of FIG.

特に未知の試料の場合、十分な計測精度を確保するためには、加工のための照射が十分かどうか、判定する方法の採用が望ましい。 Especially in the case of unknown samples, to ensure sufficient measurement accuracy, if Do sufficient irradiation for the processing, the adoption of a method for determining desirable.

図14は加工から測定に至るまでの工程を示すフローチャートである。 Figure 14 is a flow chart showing a process up to the measurement from the processing. 以下の処理は、光学条件設定装置1703によって設定された設定条件に基づいて、制御装置1702がSEM1701を制御することによって実行する。 The following process is based on the setting condition set by the optical condition setting unit 1703, the controller 1702 is performed by controlling the SEM1701. まず、加工と加工が適正に行われているか否かの確認のためのビーム走査を行い(ステップ1401)、加工状態モニタ用のプロファイルを形成する(ステップ1402)。 First, processing and processing performs beam scanning for whether a confirmation has been performed properly (step 1401), to form a profile for the machining status monitor (step 1402). ここでエッジ部の輝度をモニタし、ピークトップとピークボトムの輝度差を判定する(ステップ1403)。 Here monitors the brightness of the edge portions, determining the luminance difference between the peak top and the peak-bottom (step 1403). ここでその値が所定値未満である場合にはステップ1401に戻り、所定値以上である場合は、寸法測定用のビーム走査を行う(ステップ1404)。 Here the value is returned to step 1401 if it is less than the predetermined value, if it is more than a predetermined value, performs the beam scanning for dimension measurement (step 1404). このステップ1404におけるビーム走査の結果得られた荷電粒子に基づいてプロファイルを形成し(ステップ1405)、形成されたプロファイルを用いたパターンの寸法測定を実行する(ステップ1406)。 This in step 1404 based on the results obtained a charged particle beam scanning to form a profile (step 1405), the dimension measurement of the pattern execution using the formed profile (step 1406).

ある特定の素子が選択的に帯電する場合等と異なり、予備照射が進むにつれて、エッジとそれ以外の部分の輝度信号が相対的に異なってくるため、エッジ部分とそれ以外の部分との相対的な違いの推移を評価することによって、適正な加工終点を求めることが可能となる。 Unlike such a particular element is selectively charged, as pre-irradiation progresses, the luminance signal of the edge and the other part becomes different relative, relative to the edge portions and other portions by evaluating the transition of the differences, it is possible to determine the appropriate end point of processing. また、輝度情報はピークの高さの比較ではなく、例えばピーク幅の変化を評価するようにしても良い。 The luminance information is not a comparison of the height of the peak, for example, may be evaluated changes in peak width. なお、寸法測定用に形成するプロファイルには、加工モニタ用のプロファイル信号を含めないようにすることによって、高精度な寸法測定が可能となる。 Note that the profile formed for dimension measurement, by do not include profile signal for processing monitor, thereby enabling highly accurate dimension measurement.

なお、後述するように、加工モニタのための荷電粒子検出と、パターン寸法測定のための荷電粒子検出を同時に行う場合は、測定用のプロファイル形成の際に選択的に加工終了後の信号を用いるようにしても良いし、加工終了後に検出器の出力信号を受け入れるようにしても良い。 As described later, a charged particle detection for processing monitor, when performing charged particle detection for pattern dimension measuring simultaneously, using a signal after selectively processing end when profiling for measurement it may be, may be to accept the output signal of the detector after processing ends.

図4は、図3と同じ観察対象をビーム光軸に対して斜め方向に配置された斜方検出器209にて検出された荷電粒子に基づいて形成した画像を示す図である。 Figure 4 is a diagram showing an image formed on the basis of the detected charged particles at an oblique detector 209 which is arranged obliquely to the same observation target 3 relative to the beam optical axis. 斜方検出器209による画像では、検出器の方向にその法線方向を向けた試料傾斜面は明るく、検出器とは反対方向にその法線方向を向けた試料面は暗く画像化される。 The image of oblique detector 209, a sample inclined surface directed toward the normal direction to the direction of the detector is bright and the sample surface towards the normal direction in the opposite direction to the detector is darkened imaged. 換言すれば検出器側に面する断面を持つエッジは明るくなり、検出器側とは逆に面する断面を持つエッジは暗くなる。 Edge with a section facing the detector side in other words becomes bright, edge having a cross-section facing opposite to the detector side is dark.

図4aは加工のためのビーム照射実施前のDSAパターンのSEM像である。 Figure 4a is an SEM image of the beam irradiation performed before DSA pattern for machining. 2種類のポリマー401と402との間には表面段差がないので、斜方検出器の検出に基づくSEM像であったとしてもコントラストはつかない。 Since there is no surface step between the two polymers 401 and 402, it does not attach contrast even a SEM image based on the detection of the oblique detector. 図4bおよび図4cはビーム照射による加工によって、ポリマー402を体積縮小させた場合のSEM画像である。 Figure 4b and 4c by the processing by the beam irradiation, a SEM image when is reduced volume of the polymer 402.

体積縮小しないポリマー401の側壁のうち、斜方検出器の方向に面した側壁部分やポリマー402の一部は明るく、反対向きの側壁およびポリマー402の一部は暗く画像化される。 Of the side wall of the polymer 401 not volume reduction, bright part of the side wall portions and the polymer 402 facing in the direction of the oblique detector, a part of the opposite sidewall and the polymer 402 is darkened imaged. なお、図4ではポリマー上部の輝度403、加工が十分になされたときの検出器側に対面する断面部分の輝度404、加工が十分になされたときの検出器側とは逆の方向に対面する断面部分の輝度405、加工が不十分なときの検出器側に対面する断面部分の輝度406、加工が不十分なときの検出器側とは逆の方向に対面する断面部分の輝度407を、異なる表示形態で表現している。 Incidentally, FIG. 4, the polymer top of brightness 403, processing facing in the opposite direction to the detector side when the luminance 404, the processing is made sufficiently cross-section portion facing the detector side when made sufficiently brightness 405 of cross section, the brightness 406 of the cross-section portion facing the detector side when working is insufficient, the brightness 407 of the cross-section portion facing in the opposite direction to the detector side when processing is insufficient, It is expressed in different display form.

この明るい部分と暗い部分の明るさ差が大きいほど表面段差が深く、明るさ差が小さいほど表面段差が浅いことから、斜方検出器の画像を用いて、加工のための照射が十分か判断することができる。 The bright and deep as the surface level difference brightness difference is large dark portion, since the surface level difference shallow enough brightness difference is small, by using the image of the oblique detector, sufficiency determination is irradiated for processing can do. より具体的には、制御装置によって、特定方向に配置された斜方検出器の信号出力に基づいて、輝度を横軸、検出数を縦軸とするヒストグラムを形成し、所定の輝度を持つヒストグラム内の2つのピークの輝度差が所定値以上となったときに、加工が完了したと判断するようにすることが考えられる。 More specifically, the histogram with the control device, on the basis of a signal output arranged obliquely detector in a particular direction, the horizontal axis brightness, forming a histogram of the vertical axis number of detections, a predetermined brightness when the luminance difference between two peaks of the inner exceeds a predetermined value, it is considered that such is determined that the processing has been completed. また、加工が進むにつれて検出器側に面する断面が明るくなるため、検出器側のエッジ部分の輝度が所定値以上となったときに、加工が完了したと判定するようにしても良い。 Further, since the cross section facing the detector side as machining progresses becomes brighter when the brightness of the edge portion of the detector side is equal to or larger than the predetermined value, it may be determined that the processing has been completed. 但し、エッジ部分の輝度は断面の形状やポリマーの材質によっても異なるため、暗い部分と明るい部分の輝度の相対比に基づいて判定を行う手法の方がより高精度に加工終了検出を行うことが可能となる。 However, since the luminance of the edge portion which varies depending on the material of cross-sectional shapes or polymer, it is possible to perform processing end detection with higher precision towards the technique for determination based on the luminance relative ratio of the dark and bright portions It can become.

高精度に加工終了検出を行うことによって、測定の長時間化や過剰なビーム照射を行うことなく、高精度な測定を実現することが可能となる。 By performing the processing end detection with high precision, without performing a prolonged or excessive beam irradiation of the measurement, it is possible to realize a highly accurate measurement. また、測定用の検出器と加工モニタ用の検出器を別に設けることによって、加工後、即座に測定に移行することも可能となる。 Further, by providing a detector for detector and processing monitor for measuring separately, it is possible to shift after processing, the measurement immediately.

上述の加工量判定において、必ずしもパターンの側壁方向と斜方検出器の方位が一致しない場合が想定される。 In the processing amount determination described above, necessarily the case that the orientation of the side wall direction and oblique detector pattern does not match is assumed. 斜方検出器として、異なる方位に対応する複数個の斜方検出器を設置しても良い。 As oblique detectors may be installed a plurality of oblique detector corresponding to different orientations. 図5は、4方位に独立した斜方検出器を配置した例である。 Figure 5 is an example in which an independent oblique detector 4 orientation. 電子線220により試料210から発生した信号電子501a、501b、501c、501dは、その出射方向に応じてそれぞれ斜方検出器502a、502b、502c、502dにて検出される。 Signal electrons 501a generated from the sample 210 by the electron beam 220, 501b, 501c, 501d, respectively oblique detector 502a in accordance with the emission direction, 502b, 502c, are detected at 502d. あるいは、それぞれ単一の検出面を有する検出器を複数分割した検出素子(半導体検出器、マルチチャネルプレート、アバランシェ型ホトダイオード、CCD)を用いても良い。 Alternatively, each of the plurality divided detection element detector with a single detection surface (semiconductor detector, a multi-channel plate, an avalanche photodiode, CCD) may be used. 図6は、4素子に分割した検出素子を配置した斜方検出器の例である。 Figure 6 is an example of oblique detector arranged detecting elements divided into four elements. 信号電子は、その出射方向に応じて素子601a、601b、601c、601dのいずれかにて検出される。 Signal electrons element 601a in response to the emission direction, 601b, 601c, is detected in either 601d.

さらに、加工のための照射をより効率的に行うために、レンズ制御回路233あるいは238を使用して観察時の電子線と異なる試料上の直径を有するように変更できる、また、制御電源231を利用して観察時の電子線と異なるエネルギーで照射することも可能である。 Furthermore, in order to perform the irradiation for processing more efficiently, can be modified so as to have a diameter on the sample that is different from the lens control circuit 233 or the electron beam at the time observed using 238 also controls the power supply 231 it is also possible to irradiate the observation time of the electron beam with different energy uses. 同様に、電流量、走査速度、走査領域なども、加工を効率的に行うため、観察時とは異なる設定をすることができる。 Similarly, the amount of current, the scanning speed, and the like scanning region, for performing the process efficiently, it is possible to differently set the time observation.

これまでの説明では主に、測定のためのビーム、或いは測定のためのビームのビーム条件を変えたビームを用いて、測定前の加工を行うことについて説明したが、以下に、測定用のビームのビーム源とは異なるビーム源を荷電粒子線装置内に設け、当該異なるビーム源を用いて加工を行う例について説明する。 Mainly in the foregoing description, using a beam with different beam condition of the beam for beam or measurement for measuring, it has been described that performs processing before the measurement, the following beam for measurement provided in different beam source in charged particle beam devices with beam source, examples will be described which performs processing by using the different beam source.

本実施例では、試料面に対して垂直な方向から加工用ビームを照射すべく、加工用ビーム源を試料面に沿って平行に形成する例について説明する。 In this embodiment, in order to irradiate the processing beam in a direction perpendicular to the sample surface, the machining beam source will be described an example of forming in parallel along the sample surface. 加工用のビーム源を荷電粒子線装置内に設けるためには、測定用のビーム源から放出されるビーム軌道以外の位置に配置する必要がある。 To provide a beam source for processing charged in the particle beam device has to be placed in a position other than the beam trajectory emitted from a beam source for measurement. 例えば、加工用のビーム源を測定用のビームのビーム軌道に対して斜めの位置に配置した場合、ビームが試料表面に対して斜めの方向から照射されることになるため、ポリマーは不均一に除去され、検査・計測の誤差が発生する可能性がある。 For example, when placed at an angle position of the beam source for processing with respect to the beam trajectory of the beam for measurement, this means that the beam is irradiated from a direction oblique to the sample surface, the polymer unevenly is removed, there is a possibility that an error occurs in the inspection and measurement.

また、観察部位に対して垂直にビームを照射するために、斜方から導入したビームを偏向器により屈曲させて観察部位へ導くことも考えられるが、屈曲のための偏向器は、一般に観察用電子線に収差を発生させるため、表面処理と観察とを同時に実施する場合、分解能の劣化を引き起こす。 Further, in order to irradiate the beam perpendicular to the observation site, it is conceivable to direct the beam introduced obliquely to the observed region is bent by the deflector, the deflector for bending, for generally observed for generating an aberration to the electron beam, when carrying out the surface treatment and observation and at the same time, causing the deterioration of the resolution. 分解能の劣化は、狭ピッチパターン計測の測定精度を低下させてしまう可能性がある。 Resolution of degradation, there is a possibility that lowers the measurement accuracy of the pitch pattern measurement.

また、フラッドガン等の他の電子源を設けようとすると、真空チャンバが大型化してしまう可能性もある。 Further, there is when it is intended to create other electronic source such as a flood gun, possibility of vacuum chamber is increased in size.

本実施例では、観察に使用する第一の荷電粒子線と、被観察領域にあらかじめ照射する第二の荷電粒子線とは同一でない構成を主に説明する。 In this embodiment, a first charged particle beam to be used for observation, mainly illustrating a configuration not identical with the second charged particle beam pre-irradiated to the observation area. また、前記第一の荷電粒子線による観察と前記第二の荷電粒子線の照射を同時に実施する例についても併せて説明する。 Further, an explanation will be given also an example of implementing the illumination of the first charged particle observation and the second charged particle beam by beam simultaneously. さらにまた、前記第一の荷電粒子線の放出源(第一の荷電粒子線源)は、前記第二の荷電粒子線の放出源(第二の荷電粒子線源)とその粒子線光軸を同一とする例についても説明する。 Furthermore, the first emission source of the charged particle beam (the first charged particle beam source), the emission sources (second charged particle beam source) and the particle beam optical axis of the second charged particle beam also describes an example of the same.

光軸を同一とすることで、狭ピッチパターンに対して偏りなく荷電粒子を照射して加工することが可能になり、かつ加工と観察を試料移動せずに実施できるため、真空チャンバを小型化できる。 By the optical axis identical, since it is possible to process by irradiating a bias without charged particles for narrow pitch pattern, and processing and observation can be performed without sample movement, compact vacuum chamber it can. また、加工用ビームの放出源から放出されるビームは、試料面に対し垂直であり、加工用のビームと測定用のビームは同軸となるため、偏向器の偏向による分解能低下のない加工、測定を行うことが可能になる。 The beam emitted from the emitting source of the working beam is perpendicular to the sample surface, since the beam and beam for measurement for machining a coaxial, without resolution reduction due to the deflection of the deflector machining, measuring it is possible to perform.

本実施例によれば、DSA法によって形成された表面段差がなく質量密度に差が少ない分子ポリマーの配列であっても、高い視認性で分子境界を認識できる荷電粒子線装置を提供することができる。 According to this embodiment, even a sequence of difference is small molecular polymer mass density no surface step formed by the DSA technique, to provide a charged particle beam device capable of recognizing molecules boundaries with high visibility it can. また、分解能を維持したまま、短時間で効率よく均質にポリマーを体積減少させることができ、微細パターンの高精度な検査・計測が可能になる。 Further, while maintaining the resolution, quickly and efficiently uniformly can reduce the volume of the polymer, it is possible to highly accurate inspection and measurement of a fine pattern.

以下図面を用いて、本実施例の具体例を説明する。 With the following drawings, a specific example of the present embodiment. 図7は、走査電子顕微鏡(SEM)の概略図を示している。 Figure 7 shows a schematic diagram of a scanning electron microscope (SEM). 電子源701は制御電源731により、試料に対して負電位に保持されている。 Electron source 701 by the control power supply 731, are held at a negative potential with respect to the sample. 引出電極702は、前記制御電源731に重畳した正電圧電源732により、電子源701よりも正電位に設定され、電子線720を引き出す。 Extraction electrode 702, a positive voltage power source 732 superimposed on the control power supply 731, than the electron source 701 is set to a positive potential, draw the electron beam 720. 電子線720は集束レンズ703と対物レンズ708を経て観察試料710上へ照射される。 Electron beam 720 is irradiated onto the observation sample 710 through the focusing lens 703 and the objective lens 708. 観察試料710上での電子線720の直径は、レンズ制御回路733および738によって適切に制御される。 The diameter of the electron beam 720 on the observation sample 710 is appropriately controlled by the lens control circuit 733 and 738. また、電子線720の電流量は、ファラデーカップ705によって検知し、電流計測手段735にて計測される。 The current amount of the electron beam 720 is detected by the Faraday cup 705, it is measured by the current measuring unit 735. 電子線720は偏向制御回路737によって動作する偏向器707によって観察視野を走査される。 Electron beam 720 is scanned the observation field of view by the deflector 707 which operates by the deflection control circuit 737. 電子線720を試料710から退避させるときには、ブランカ電源734を用いてブランカ704を動作させる。 When retracting the electron beam 720 from the sample 710, to operate the blanker 704 using blanker power 734. 試料710から発生した信号電子は、検出器706によって検知され、信号処理装置736で画像化して顕微鏡像を取得する。 Signal electrons generated from the sample 710 is detected by the detector 706, and imaged by the signal processing unit 736 acquires the microscope image.

試料710と対物レンズ708の間には、面状電子源709が配置され、制御電源739によってその動作がコントロールされる。 Between the sample 710 and the objective lens 708, is disposed a planar electron source 709, its operation is controlled by the control power supply 739. 面状電子源は、もっぱらDSAパターンに対して加工のための照射を行うものとする。 Planar electron source, it is assumed that the irradiation for processing with respect solely DSA pattern. 面状電子源709は観察のための電子源701と光軸を共有している。 Planar electron source 709 share the electron source 701 and the optical axis for observation. 図8は同軸配置された面状原子源709の具体的な形態を示している。 Figure 8 shows a specific embodiment of the planar atom source 709 arranged coaxially.

面状電子源709は円盤形状をなし中央に孔を有する円環型である。 Planar electron source 709 is a ring type having a hole in the center without a disk shape. 特に中央の孔と電子線720が共通の軸を持つことをもって、二つの電子源709と701が同軸配置されているとみなす。 In particular the central hole and the electron beam 720 has to have a common axis, regarded as two of the electron source 709 and 701 are coaxially arranged. 試料710の観察部位付近が均等加工できればよいので、面状電子源709の外径部は円形以外であっても本発明の特徴を損なうものではない。 Since near the observed region of the sample 710 need only be uniformly processed, the outer diameter of the planar electron source 709 does not impair the features of the present invention may be other than circular. 図8に示す通り、面状電子源709は放出面802と引き出し面803からなる。 As shown in FIG. 8, a planar electron source 709 is made of emitting surface 802 and the extraction face 803. 制御電源739は、面状電子源709の加速電圧を定める高圧電源805と、引き出し面803と放出面802の間の電位差を定め、電子線を引き出す高圧電源806からなる。 Control power 739 defines a high-voltage power supply 805 to determine the acceleration voltage of the planar electron source 709, a potential difference between the drawer face 803 and the emission surface 802, consisting of a high voltage power source 806 to draw the electron beam.

図7の構成では、試料から発生する信号電子の大部分が面状電子源709に遮られ、検出器706まで届く電子の数はわずかである。 In the arrangement of FIG. 7, the majority of the signal electrons generated from the sample is blocked by the planar electron source 709, the number of electrons reach the detector 706 is small. この場合、図9に示すように、面状電子源709の外側に斜方検出器901を設置してもより。 In this case, as shown in FIG. 9, more it is placed oblique detector 901 to the outside of the planar electron source 709. 特に、第一の実施例で述べたとおり、斜方検出器による観察パターンのエッジ部検出が重要であるから、この斜方検出器901を主要な検出器とすることができる。 In particular, as described in the first embodiment, since the edge portion detection viewing pattern by oblique detectors is important, it is possible to make the oblique detector 901 and the main detector.

あるいは、図10に示す通り、面状電子源709を対物レンズ708および検出器706よりも電子源701側に設置してもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 10, may be installed planar electron source 709 to the electron source 701 side of the objective lens 708 and detector 706. 本構成により、信号電子1001の効率的な検出が実現できる。 By this configuration, the efficient detection of signal electrons 1001 can be realized. この場合、面上電子源709が試料710を見込む角度が狭くなり、照射電子量が減ってしまう可能性がある。 In this case, the narrower the angle which the surface on the electron source 709 is expected to sample 710, there is a possibility that the irradiation amount of electrons resulting in decrease. 対物レンズ708あるいは別途付加するレンズによって面状電子源709からの照射電流を効率的に試料710へ導く必要がある。 The emission current from the planar electron source 709 by the objective lens 708 or lenses separately added efficiently it is necessary to lead to the sample 710.

あるいは、図11に示す通り、面状電子源709の配置する高さを、信号電子1101の集束点1102と同一になるように配置する構成も可能である。 Alternatively, as shown in FIG. 11, the height of the arrangement of the planar electron source 709, a structure may be arranged so as to be identical to the focal point 1102 of the signal electrons 1101. 集束点1102が十分小さく、面状電子源709の中央の孔を通過することができる。 The focal point 1102 is sufficiently small, it is possible to pass through the central hole of the planar electron source 709. この方法により、面状電子源709を検出器709よりも試料708側へ近づけて配置することが可能になり、照射電流を効率的に試料710へ導くことができる。 This method makes it possible to disposed closer to the sample 708 side from the detector 709 to the planar electron source 709 can direct irradiation current to efficiently sample 710.

更に、他の実施例について図面を用いて説明する。 Further described with reference to the drawings another embodiment. 図12は、走査電子顕微鏡(SEM)の概略図を示している。 Figure 12 shows a schematic diagram of a scanning electron microscope (SEM). 電子源1201は制御電源1231により、観察試料1211に対して負電位に保持されている。 The electron source 1201 controls the power supply 1231, is held at a negative potential with respect to the observation sample 1211. 前記試料1211に対する前記電子源1201の電位をVP(<0)とする。 The potential of the electron source 1201 with respect to the sample 1211 and VP (<0). 引出電極1202は、前記制御電源1231に重畳した正電圧電源1232により、電子源1201よりも正電位VP1に設定され、電子線1220を引き出す。 Extraction electrode 1202, a positive voltage source 1232 which is superimposed on the control power supply 1231 is set to a positive potential VP1 than electron source 1201 draws electron beam 1220. 電子線1220は集束レンズ1203と対物レンズ1208を経て前記試料1211上へ照射される。 Electron beam 1220 is irradiated onto the sample 1211 through the focusing lens 1203 and the objective lens 1208. 観察試料1211上での電子線1220の直径は、レンズ制御回路1233および1238によって適切に制御される。 The diameter of the electron beam 1220 in the observation sample 1211 is appropriately controlled by the lens control circuit 1233 and 1238. また、電子線1220の電流量は、ファラデーカップ1205によって検知し、電流計測手段1235にて計測される。 The current amount of the electron beam 1220 detected by the Faraday cup 1205 is measured by the current measuring unit 1235. 電子線1220は偏向制御回路1237によって動作する偏向器1207によって観察視野を走査される。 Electron beam 1220 is scanned the observation field of view by the deflector 1207 which operates by the deflection control circuit 1237. 電子線1220を試料1211から退避させるときには、ブランカ電源1234を用いてブランカ1204を動作させる。 When retracting the electron beam 1220 from the sample 1211 to operate the blanker 1204 using blanker power 1234.

試料1211から発生した信号電子は、対物レンズ1208よりも電子源1201側に設置されたインレンズ検出器1206あるいは、特定方向に設置された斜方検出器1214によって検出され、信号処理装置1236あるいは1244で画像化して顕微鏡像を取得する。 Signal electrons generated from the sample 1211, in-lens detector 1206 or installed in the electron source 1201 side of the objective lens 1208, is detected by the oblique detector 1214 installed in a particular direction, the signal processing apparatus 1236 or 1244 in and imaged to obtain microscopic images. 前記斜方検出器1214と前記試料1211の間には、エネルギーフィルタ1213が配置されている。 Wherein between the oblique detector 1214 and the sample 1211, the energy filter 1213 is disposed. エネルギーフィルタ1213のしきい電圧は、高圧電源1243によって制御される。 The threshold voltage of the energy filter 1213 is controlled by the high voltage power supply 1243.

試料1211と対物レンズ1208の間には、面状電子源1209が配置される。 Between the sample 1211 and the objective lens 1208, a planar electron source 1209 is disposed. 面状電子源1209の電位は、制御電源1239によって制御される。 The potential of the planar electron source 1209 is controlled by the control power supply 1239. 前記試料1211に対する面状電子源1209の電位をVFとする。 The potential of the planar electron source 1209 with respect to the sample 1211 and VF. さらに面状電子源1209はメッシュ状の引き出し面1210を有する。 Furthermore the planar electron source 1209 having a mesh-like drawer face 1210. この引き出し面1210は、制御電源1239に重畳した高圧電源1240によって、面状電子源1209に対する引き出し面1210の電位VF1が制御される。 The drawer face 1210, the high-voltage power supply 1240 superimposed on the control power supply 1239, potential VF1 of the drawer face 1210 for the planar electron source 1209 is controlled. 面状電子源1209から試料1211へ照射される電子線は、専らDSAパターンに対して加工のための照射を行う。 Electron beam irradiated from the planar electron source 1209 to a sample 1211, irradiation is carried out for processing with respect solely DSA pattern. 面状電子源1209から試料1211へ照射を行わないとき、前記面状電子源1209と前記試料1211の間にブランカを設置することも原理的には可能である。 When not irradiated from the planar electron source 1209 to a sample 1211, it is possible in principle to place the blanker between the planar electron source 1209 and the sample 1211. しかし、照射面積が大きく、ブランカによる電子線偏向には困難が伴うため、前記電位差VFを十分小さくするか正の値にして試料へ到達する電子数と低減させる方法、あるいは前記電位差VF1を十分小さくするか負の値にして面状電子源1209から放出される電子数と低減させる方法を用いる。 However, a large irradiation area, because it involves difficulty in electron beam deflection by the blanker, method for reducing the number of electrons reaching the sample is a positive value or to sufficiently reduce the potential difference VF or the potential difference VF1 sufficiently small a method of reducing the number of electrons emitted either by the negative value from the planar electron source 1209 to use.

次に図13を用いて、面状電子源1209による加工のための電子線照射と、SEM画像の取得を同時に行う方法について述べる。 Next, with reference to FIG. 13, and the electron beam irradiation for the processing by the planar electron source 1209, describes a method of performing acquisition at the same time of the SEM image. 図13は、図12に示した面状電子源と斜方検出器の詳細に示したものである。 Figure 13 is a diagram showing the details of the planar electron source and oblique detector shown in FIG. 12. なお、必ずしも斜方検出器を使用する必要はなく、インレンズ検出器1206による類似の構成による実施も可能である。 It is not always necessary to use the oblique detector, it is also possible implementation by similar arrangements by in-lens detector 1206.

加工のための照射とSEM画像の取得を同時に行う場合、電子線1220だけでなく、加工のために照射された電子線1303も試料1211から信号電子1304を発生させる。 When performing the acquisition of irradiation and SEM images for processing at the same time, not only the electron beam 1220, electron beam 1303 is also irradiated to generate the signal electrons 1304 from the sample 1211 for processing. SEM画像の空間分解能は、電子線1220の試料1211上における直径で決まる。 The spatial resolution of the SEM image is determined by the diameter on the sample 1211 of electron beam 1220. 加工のための電子線1303の空間的な広がりは、電子線1220の直径よりも十分大きいため、加工のための電子線1303が発生させる信号電子は高い空間分解能を与えることはできず、両電子線によって発生させられた信号電子が同時に検出されるとSEM画像の分解能は劣化する。 Spatial spread of the electron beam 1303 for processing is sufficiently larger than the diameter of the electron beam 1220, the signal electrons electron beam 1303 for processing to occur can not provide a high spatial resolution, both electronic When the signal electrons that are generated by the line is detected at the same time the resolution of the SEM image deteriorates. この問題を避けるため、電子源1201の電位VPを面状電子源1209の電位VFよりも負電位に設定する(VP<VFとする)。 To avoid this problem, sets the potential VP of the electron source 1201 to a negative potential than the potential VF of the planar electron source 1209 (VP <a VF).

これにより、観察のための電子線1220が、試料1211に入射する際に有する運動エネルギーは、加工のための電子線1303が、試料1211に入射する際に有する運動エネルギーよりも大きくなる。 Thereby, the electron beam 1220 for observations, kinetic energy of when incident on the sample 1211, electron beam 1303 for processing is greater than the kinetic energy of when incident on the sample 1211. 従って、観察のための電子線1220によって発生した信号電子の最大エネルギーEPは、加工のための電子線1303によって発生した信号電子の最大エネルギーEFよりも必ず大きくなる(EP>EF)。 Accordingly, the maximum energy EP of the signal generated electrons by the electron beam 1220 for viewing is always greater than the maximum energy EF of the electron beam 1303 signal electrons generated by for processing (EP> EF).

次に前記エネルギーフィルタ1213のしきい電圧Ethを、EP>Eth>EFとなるように選んでおけば、斜方検出器1214に検出されるフィルタ後の信号電子1305は、観察のための電子線1220によって発生させられた電子のみから構成されることになる。 Then the threshold voltage Eth of the energy filter 1213, EP> Eth> if choose as the EF, the signal electrons 1305 after the filtering detected in oblique detector 1214, an electron beam for observation It will be composed of only the electron which is generated by 1220. 以上の方法により、像質を劣化させることなく、加工と観察を同時に効率よく実施することができる。 By the above method, without deteriorating the image quality can be implemented efficiently processed and viewed simultaneously.

以下に説明する実施例は、主に試料パターンに荷電粒子線を走査して、試料の検査や測定を行う荷電粒子線装置に関する。 The embodiment described below, mainly by scanning the charged particle beam on the sample pattern, it relates to a charged particle beam device for inspecting or measuring of the sample. 観察する試料パターンはブロックコポリマーおよびブレンドされたポリマーがガイドパターンに誘導組織化によって形成されるコンタクトホールやビアパターンである。 Sample pattern observed for the block copolymers and blended polymers is a contact hole or a via pattern formed by induction organized in a guide pattern.

一般的な半導体デバイスでは回路パターンを複数層に渡って形成する。 In a general semiconductor device is formed over a circuit pattern in a plurality of layers. それら各層の回路パターンを接続するためにビアやコンタクトホールが形成される。 Via or contact holes are formed to connect the circuit pattern of their respective layers. ビアやコンタクトホールは下層のトランジスターと回路配線、その他の素子と回路配線、配線同士などさまざまな接続に用いられる。 The vias and contact holes underlying transistors and circuit wiring, other elements and circuit wiring, used in different connections, such as interconnects. 従来のビアパターンやコンタクトホールを製造する工程では設計データで決められた位置およびサイズでリソグラフィーとエッチングを順に実施する方法が一般的である。 In the process of manufacturing the conventional via pattern and a contact hole method of performing lithography and etching in the order in position and size as determined by the design data are common. 最新の液浸リソグラフィーとドライエッチングでは約30nm前後のビアパターンの形成が可能であるが22nmノード以降のビアパターンを解像するためには従来の光学式リソグラフィーを用いることは難しくなってきている。 Recently For Although the immersion lithography and dry etching it is possible to form approximately 30nm before and after the via pattern to resolve via pattern after 22nm node of the use of conventional optical lithography it is becoming difficult. このような半導体デバイスパターンの微細化の根本的な問題に対して2重露光や超解像技術、EUV露光や電子線露光などさまざまな取り組みがなされているが現時点で全面的に製造コストや技術レベルの点で量産の要求を満たしていない。 Such fundamental problems for double exposure or the super-resolution technology for finer semiconductor device patterns, entirely production cost and technology at the present time but various such EUV exposure or electron beam exposure efforts have been made It does not meet the requirements of mass production at a level point.

ブロックコポリマーやブレンドされたポリマーによる誘導組織化を用いたパターンニング技術は高価な露光装置を用いることなく微細なパターンの形成が可能である。 Block copolymers or blended patterned technology using inductive organized by the polymer is capable of forming a fine pattern without using an expensive exposure apparatus. 特にガイドとなるホールパターンを用いたDSAホールの形成においてはパターンの位置を制御しながら微細なホールパターンを生成することが可能となってきている。 Particularly in the formation of DSA hole using a hole pattern serving as a guide it is becoming possible to produce a fine hole pattern while controlling the position of the pattern.

基板上に光学リソグラフィーとエッチングによって形成されたガイドとなるホールパターンにブロックコポリマーやブレンドされたポリマーを塗布してアニールすると誘導組織化現象によって円筒状にポリマーが分離する。 Polymer separates into a cylindrical shape hole pattern serving as a guide formed by the optical lithography and etching on the substrate by applying a block copolymer or blended polymer by induction organizing phenomenon annealed. その後、現像によって一方のポリマーが取り除かれ、エッチング工程を経てホールのパターニングが完成する。 Then, one of the polymers is removed by development, the patterning of the holes are completed through the etching process.

誘導組織化後の状態において現像の代わりに荷電粒子線を照射することによって荷電粒子線に反応しやすいポリマー成分(例えばPMMAなど)がシュリンク現象によってパターニングされる。 The reaction tends polymer component to the charged particle beam by irradiating a charged particle beam instead of developing in a state after induction organization (e.g. PMMA, etc.) is patterned by shrink phenomena. このように現像前に荷電粒子線を照射する検査装置によっても局所的に分離したDSAパターン画像を得ることができる。 It can be obtained a DSA pattern images locally separated by an inspection apparatus for irradiating a charged particle beam thus before the development.

このようにして得られた画像からDSAホールの径やガイドパターンと形成されたDSAホールの位置ずれなどを計測して評価することができる。 Thus such positional deviation of the DSA holes from the obtained image is formed with the diameter and guide patterns DSA hole in the can is evaluated by measuring.

評価結果に問題なければ現像工程を実施し、エッチング工程を経てホールパターンが形成される。 If there is no problem in evaluation results conducted development step, the hole pattern is formed through an etching process. 評価結果がよくなければリワークを実施したり前の工程の製造装置の条件を変更して再度パターンを形成する。 Evaluation result is formed again pattern by changing the conditions of if there is no well conducted rework or previous step of the manufacturing apparatus. このように荷電粒子線による微細なホールパターンの計測や評価によって得られた情報を製造装置へフィードバックすることで半導体工程の歩留まりや品質の向上が図れる。 Thus improved yield and quality of the semiconductor process by feeding back the obtained information a production apparatus by the measurement and evaluation of the fine hole pattern by the charged particle beam can be reduced.

測長SEMなどの半導体工程の検査に使用される荷電粒子線装置では自動運転のためにあらかじめ走査フレーム枚数など決定しておく必要がある。 In the semiconductor process a charged particle beam apparatus is used for inspection, such as CD-SEM it is necessary to determine such previously scanned frame number for automatic operation. DSA工程のパターンでは電子線を照射することでパターンエッジが観察できるようになるがシュリンク現象などの荷電粒子線とポリマー成分との相互作用は一般に不安定であるため、積算フレーム数の一意に決定することが困難である。 Since the pattern of the DSA process interaction with the charged particle beam and the polymer component such as the made but shrink phenomenon such that the pattern edge can be observed by electron beam irradiation is generally unstable, uniquely determining the number accumulated frames it is difficult to. このため登録したテンプレートを用いたテンプレートマッチング等によってパターン位置を検出することが困難となる。 It is difficult to detect the pattern position by template matching or the like using a template registered for this.

本方式において荷電粒子線装置の特性上、信号ノイズ比は低く、少ない加算信号によって信号とノイズを分離してパターンエッジを検出することは難しい。 The nature of the charged particle beam device in the present method, the signal-noise ratio is low, it is difficult to detect the pattern edges to separate the signal and noise with less addition signal.

DSA工程では前述のように一定時間、荷電粒子線を照射しないと画像が安定しないため、最適な画像取得前の電子線照射時間を決めることが困難である。 Predetermined time as described above in the DSA process, the image when not irradiated with the charged particle beam is not stable, it is difficult to determine the electron beam irradiation time before optimum image acquisition.

登録したテンプレートを用いてパターン検出する場合でもDSA工程で観察されるパターンが荷電粒子線の照射によって変化しやすいことから位置ずれ発生させる可能性があった。 Patterns observed with the DSA process even when pattern detection using the registered template was a possibility of positional deviation generated from the easily changed by the irradiation of the charged particle beam.

DSA工程においてガイドパターンと形成されたDSAパターンの位置ずれを計測してモニターすることが求められる。 It is required to monitor and measure the positional deviation of the DSA pattern formed with the guide pattern in the DSA process.

以下の実施例では、ブロックコポリマーやブレンドされたポリマーによる誘導組織化後の状態で荷電粒子線を走査し、走査箇所から放出される荷電粒子から得られる情報と評価基準に基づいてパターン位置を認識し、計測する走査電子顕微鏡について説明する。 In the following examples, scanning the charged particle beam in a state after induction organized by the block copolymer or blended polymer, recognizing the pattern position on the basis of the information criterion obtained from the charged particles emitted from the scanning point and it will be described scanning electron microscope to measure. また、電子線を照射することによってDSA工程のパターンからの信号や画像の変化を捉えて評価値に基づいて積算フレーム数などの条件を決定する手法についても説明する。 Also described are methods of determining the conditions such as the cumulative number of frames on the basis of the signal and the evaluation value captures the change in the image from the pattern of DSA process by irradiating an electron beam.

評価値を信号強度や画像の輝度変化、エッジ先鋭度やエッジ連続性を適切に組み合わせて使うことで計測範囲やパターン位置を検出する例についても説明する。 Luminance change in the evaluation value signal strength and image, also described example of detecting the measurement range and pattern position by using an appropriate combination of edge sharpness and edge continuity.

パターンエッジ信号とノイズを分離する目的でDSAパターン荷電粒子線照射初期段階の画像からあらかじめ分散値などのノイズレベルを計測しておき、評価基準として用いる例についても説明する。 Leave measured noise level, such as pre-dispersed values ​​from the DSA pattern charged particle beam irradiation initial stage of the image in order to separate the pattern edge signal and noise also describes an example using as criterion.

ガイドパターンのエッジやDSAパターンの輝度が安定する時間をDSA工程のパターンからの信号や画像の変化を捉えて決定する例についても説明する。 Brightness of the guide pattern edges and DSA pattern also describes an example of determining capture the change in signal and image from the pattern of the time a DSA process to stabilize.

テンプレートを登録してパターン検出する場合でもDSA工程の不安定なパターン信号を使わず、エッチング後のガイドパターン画像や設計データから生成される疑似画像をテンプレートとして登録し、パターン検出に用いる例についても説明する。 Without an unstable pattern signal DSA process even when the pattern detection to register the template, registers the pseudo image generated from the guide pattern image and design data after etching as a template, also an example of using the pattern detection explain.

上記構成によれば、ブロックコポリマーやブレンドされたポリマーによる誘導組織化後の状態でパターン位置を認識し、計測することが可能となる。 According to the above arrangement, it recognizes the pattern position in a state after induction organized by block copolymers or blended polymers, it is possible to measure. 本方式では計測範囲は自動で設定される。 Measurement range in this manner are set automatically.

荷電粒子線装置の自動運転時にDSA工程のパターンを撮像する際、適切なフレーム数やプリドーズ時間を決定することができる。 When imaging a pattern of DSA process during automatic operation of the charged particle beam device, it is possible to determine an appropriate number of frames and pre-dose time. また、複数の評価値を用いることで安定したパターン位置検出や計測が可能となる。 Moreover, a stable pattern position detection and measurement becomes possible by using a plurality of evaluation values. さらにDSAパターン荷電粒子線照射初期段階の画像からノイズレベルを計測しておきパターンエッジ信号とノイズを分離することでパターンの誤検出を減らすことができる。 It is possible to reduce erroneous detection of a pattern by separating the further DSA pattern charged particle beam irradiation initial stage image pattern edge signal in advance by measuring the noise level from the noise.

テンプレートを登録して自動運転する場合は、エッチング後のガイドパターン画像や設計データから生成される疑似画像をテンプレートとして登録し、パターン検出に用いることで安定したパターン検出が可能となる。 If automatic operation to register the template registers the pseudo image generated from the guide pattern image and design data after etching as a template, it is possible to a stable pattern detected by using the pattern detection.

図18は走査型電子顕微鏡の構成概要のブロック図である。 Figure 18 is a block diagram of a schematic configuration of a scanning electron microscope. 全体制御部1825はユーザーインターフェース1828から作業者によって入力された電子の加速電圧、ウェーハ111の情報、観察位置情報などを基に、電子光学系制御装置1826、ステージ制御装置1827を介して、装置全体の制御を行っている。 The overall control unit 1825 is the electron acceleration voltage inputted by the operator through the user interface 1828, information of the wafer 111, etc. based on the observation position information, the electronic optical system control unit 1826 via the stage controller 1827, the entire device It is doing the control of. ウェーハ1811は図示されない試料搬送装置を介して、試料交換室を経由した後試料室1813にあるステージ1812上に固定される。 Wafer 1811 via a sample transport apparatus, not shown, is fixed on the stage 1812 in the sample chamber 1813 after passing through the specimen-exchange chamber.

電子光学系制御装置1826は全体制御部1825からの命令に従い高電圧制御装置1815、第一コンデンサレンズ制御部1816、第二コンデンサレンズ制御部1817、二次電子信号増幅器1818、アライメント制御部1819、偏向信号制御部1822、対物レンズ制御部1821を制御している。 Electron optical system controller 1826 high voltage controller in accordance with instructions from the overall control unit 1825 1815, the first condenser lens control unit 1816, the second condenser lens control unit 1817, the secondary electron signal amplifier 1818, the alignment control section 1819, the deflection signal control unit 1822, and controls the objective lens control unit 1821.

引出電極1802により電子源1801から引き出された一次電子線1803は第一コンデンサレンズ1804、第二コンデンサレンズ1806、対物レンズ1810により収束され試料1811上に照射される。 The first condenser lens 1804 primary electron beam 1803 drawn from the electron source 1801 by extraction electrode 1802, the second condenser lens 1806, and is irradiated on the sample 1811 is converged by the objective lens 1810. 途中電子線は絞り1805を通過し、アライメントコイル1808によりその軌道を調整され、また、偏向信号増幅器1820を介して偏向信号制御部1822から信号を受けた偏向コイル1809により試料上を二次元的に走査される。 Passes through the middle electron beam aperture 1805 is adjusted its orbit by the alignment coils 1808, also the deflection signal amplifier 1820 on the sample in two dimensions by the deflection coils 1809 that received the signal from the deflection signal control unit 1822 via the It is scanned. ウェーハ1811への一次電子線1803の照射に起因して、試料1811から放出される二次電子1814は二次電子検出器1807により捕捉され、二次電子信号増幅器1818を介して二次電子像表示装置1824の輝度信号として使用される。 Due to the irradiation of the primary electron beam 1803 to the wafer 1811, the secondary electrons 1814 emitted from the sample 1811 is captured by the secondary electron detector 1807, a display secondary electron image through a secondary electron signal amplifier 1818 It is used as a luminance signal of the device 1824. 二次電子像表示装置1824の偏向信号と、偏向コイルの偏向信号とは同期しているため、二次電子像表示装置1824上にはウェーハ1811上のパターン形状が忠実に再現される。 A deflection signal of the secondary electron image display device 1824, since the synchronized with the deflection signal of the deflection coil, the pattern shape on the wafer 1811 is faithfully reproduced on the secondary electron image display device 1824.

また、パターンの寸法計測に使用する画像を作成するため、二次電子信号増幅器1818から出力される信号を画像処理プロセッサ1823内でAD変換し、デジタル画像データを作成する。 Further, in order to create an image for use in pattern dimension measurement, and AD converts the signal output from the secondary electron signal amplifier 1818 in the image processor within 1823, to create a digital image data. さらにデジタル画像データから二次電子プロファイルを作成する。 To create additional secondary electrons profile from the digital image data. 本実施例では画像処理プロセッサ1823のような演算装置を用いて、後述するような積算対象となる画像データの選択が行われる。 In the present embodiment by using an arithmetic unit such as an image processing processor 1823, selection of the image data is to be integrated target as described later. また、演算装置や制御部を含めて単に制御装置と称することもある。 Also, sometimes simply referred to as a control unit including an arithmetic unit and control unit.

作成された二次電子プロファイルから計測する範囲を、手動、もしくは一定のアルゴリズムに基づいて自動選択し、選択範囲の画素数を算出する。 The range to be measured from the secondary electron profile created, automatically selected based manually, or to a certain algorithm, and calculates the number of pixels selected range. 一次電子線1803により走査された観察領域の実寸法と当該観察領域に対応する画素数から試料上での実寸法を計測する。 Measuring the actual dimensions on the sample from the number of pixels corresponding to the actual dimensions and the observation area of ​​the scanned observation region by the primary electron beam 1803.

なお、以上の説明では荷電粒子線装置の一例として、電子線を用いる走査型電子顕微鏡を例にとって説明したが、これに限られることはなく、例えばイオンビームを用いるイオンビーム照射装置であってもよい。 As an example of a charged particle beam device in the above description, but a scanning electron microscope using an electron beam has been described as an example, it is not limited to this, for example, be an ion beam irradiation apparatus using an ion beam good.

図19にガイドパターン付きDSAホールパターン計測に用いられる代表的なパターン画像の模式図1900を示す。 Used in the guide patterned DSA hole pattern measuring 19 shows a schematic diagram 1900 of an exemplary pattern image. DSAホールパターン画像の模式図1900には4つのガイドパターン付きDSAホールパターン(1901、1902、1903、1904)がある。 The schematic diagram 1900 of the DSA hole pattern image has four guide patterned DSA hole pattern (1901,1902,1903,1904). ガイドとなるホールパターン(1911、1912、1913、1914)は一般に従来の光学式の露光装置によるリソグラフィー工程とエッチング工程によって形成される。 Guide to become a hole pattern (1911,1912,1913,1914) are formed by a lithography process and an etching process generally according to conventional optical exposure apparatus. 通常DSAホールパターン(1921、1922、1923、1924)はブロックコポリマーやブレンドされたポリマーを塗布した後、アニール工程でポリマーが分離することによって誘導組織化される。 Usually DSA hole pattern (1921,1922,1923,1924) After applying block copolymers or blended polymers, polymer annealing process is induced organized by separating. その後、現像によって1つのポリマーが取り除かれエッチング工程を経てパターニングが完成する。 Thereafter, patterning through one polymer is removed etching process is completed by the development. しかしながら誘導組織化後の現像の代わりに電子線を照射することによって電子線に反応しやすいポリマー(例えばPMMAなど)がシュリンク現象によってもDSAホールのエッジが見えるようになる。 However easily react with the polymer to electron beam by irradiating an electron beam in place of development after induction organization (e.g. PMMA, etc.) becomes visible edge of DSA hole by shrink phenomena. このように現像前に電子線を照射する検査装置によっても局所的(検査点のみ)に分離したDSAパターン画像を得ることができる。 Thus it is possible to obtain the DSA pattern image separated locally (inspection point only) by an inspection apparatus for irradiating an electron beam prior to development in. なお、以下ではブロックコポリマーについて記載しているがブレンドされたポリマーに関しても同様である。 In the following it has been described for the block copolymer The same applies to the blended polymer.

図20はブロックコポリマーを塗布したDSAホールパターンに電子線を照射した場合にDSAホールが映像化される様子をフレームごとの画像を示した模式図である。 Figure 20 is a schematic diagram DSA hole showing an image for each frame how to be imaged when irradiated with an electron beam DSA hole pattern was coated with a block copolymer. 電子線照射前の画像2000から徐々にガイドパターンとDSAホールパターンが現れてくる様子を示す(2000、2010、2020、2030、2040、2050)。 Showing how come gradually appear guide pattern and DSA hole pattern from the image 2000 before the electron beam irradiation (2000,2010,2020,2030,2040,2050). 電子線を照射した直後の画像2000ではガイドパターンもDSAホールもほとんど観察できない。 In the image 2000 guide pattern immediately after irradiating an electron beam also DSA hall hardly observed. 電子線を十分照射した画像2050ではガイドパターンホールのエッジ2052とブロックコポリマーが分離した後のDSAホールパターンのボトム部2053がはっきりと観察できるようになる。 Bottom portion 2053 will be able to clearly observe the DSA hole pattern after the edge 2052 and the block copolymer of the electron beam sufficiently irradiated image 2050 in the guide pattern hall separated. ここではホールパターンのフレーム画像ごとの図を示したがラインパターンの場合は1ラインスキャンごとの信号プロファイルでもよい。 Here it may be a signal profile of each line scan if the but line pattern shows a diagram of each frame image of the hole pattern. またフレームを加算平均した画像を数枚おきに使用してもよい。 Or it may be used in several sheets every other image averaging frames.

図21は図20で説明したフレームごとの画像において、前後の画像の差分を計算した画像である。 Figure 21 is an image of each frame as described in FIG. 20, an image obtained by calculating the difference between the before and after images. 差画像2110はフレーム画像2110から2100を引いて求めた画像であり、同様に差画像2120はフレーム画像2120から2110を、差画像2130はフレーム画像2130から2120をそれぞれ引いて求めている。 The difference image 2110 is an image obtained by subtracting 2100 from the frame image 2110, similarly the difference image 2120 from a frame image 2120 2110, the difference image 2130 is obtained by subtracting respectively from the frame image 2130 2120. 差画像2150はフレーム画像2050からフレーム画像2040を引いて求めているがその輝度値は0に近い値となっている。 Although differential image 2150 is obtained by subtracting the frame image 2040 from the frame image 2050 has a value close to 0 the luminance value. これはフレーム画像2050とフレーム画像2040でほとんど変化がなかったことを示している。 This indicates that there was little change in the frame image 2050 and frame image 2040. 本特許ではこの変化を捉えてフレーム数やガイドパターン位置およびDSAパターン位置を検出する。 In this patent for detecting the number of frames and guide pattern position and DSA pattern position captures this change. このように同じ対象物に対するビーム走査の過程で抽出された複数の画像間の比較を行うことによって、適正な装置条件の選択が可能となる。 By performing a comparison between such a plurality of images extracted in the course of the beam scanning for the same object, it is possible to select a proper device conditions. 異なるフレーム数によって得られた複数の画像は、基本的には同じ対象物であり、言わば自己相関評価を行っていることになる。 A plurality of images obtained by different number of frames is basically the same object, so to speak will be doing autocorrelation evaluation. 例えば、予め参照画像を用意しておき、その参照画像との比較に基づいて装置条件を選択する場合等に比較して、高精度な評価を行うことが可能となる。 For example, by preparing in advance reference image, as compared with a case such as selecting the device condition based on a comparison with its reference picture, it is possible to perform highly accurate evaluation.

図22は図20のフレーム画像から求めた評価値(例えば画素分散) をプロットしたグラフ2200である。 Figure 22 is a graph 2200 plotting the evaluation values ​​obtained from the frame image of FIG. 20 (e.g. pixel variance). プロット点2210は図20の画像2000の評価値であり、プロット点2211は画像2010の評価値である。 Plot point 2210 is an evaluation value of the image 2000 of FIG. 20, the plot point 2211 is an evaluation value of the image 2010. 以下、同様にプロット点2212は画像2020の評価値、プロット点2213は画像2030の評価値、プロット点2214は画像2040の評価値、プロット点2215は画像2050の評価値である。 Hereinafter, similarly plotted point 2212 evaluation value of the image 2020, the evaluation value of the plotted point 2213 image 2030, the evaluation value of the plotted point 2214 image 2040, the plot point 2215 is an evaluation value of the image 2050. 電子線を照射して徐々にパターンが鮮明になるにつれて評価値が大きくなり(2211、2212)、十分に電子線が照射されると評価値の変化は飽和している(2213、2214、2215)様子が分かる。 By irradiating an electron beam gradually pattern evaluation value becomes larger as becomes clear (2211 and 2212), the change in evaluation value sufficiently the electron beam is irradiated is saturated (2213,2214,2215) state can be seen.

図21の差画像から求めた評価値(例えば輝度積算値)をプロットしたものを図23に示す。 Evaluation value obtained from the difference image of FIG. 21 a plot of the (e.g. brightness integrated value) are shown in Figure 23. プロット点2310は図21の画像2110の評価値であり、プロット点2311は画像2120の評価値である。 Plot points 2310 is an evaluation value of the image 2110 in FIG. 21, plotted points 2311 is an evaluation value of the image 2120. 以下、プロット点2312は画像2130の評価値、プロット点2313は画像2140の評価値、プロット点2314は画像2150の評価値である。 Hereinafter, the evaluation value of the plotted point 2312 image 2130, the plot point 2313 evaluation value of the image 2140, the plot point 2314 is an evaluation value of the image 2150. 電子線が照射される始めた直後は画像の変化が大きいためプロット点23610やプロット点2311の評価値は大きい値となっている。 Immediately after starting the electron beam is irradiated evaluation value plotted points 23610 and plotted point 2311 for the change in image is large, it has a large value. 画像の変化が飽和する後半(プロット点2312、プロット点2313、プロット点2314)では徐々に一定の評価値に収束していることが分かる。 Late change of the image is saturated (plotted point 2312, plotted point 2313, the plot point 2314) it can be seen that converge in gradually to a certain evaluation value.

以上のような電子線の照射によるブロックコポリマーが分離してく様子を捉えた評価値を利用してガイドパターンとDSAホールパターンの位置を検出する手順を図24に示す。 A procedure for detecting the position of the electron beam guide pattern and DSA hole pattern using an evaluation value block copolymer has captured the state to continue to separation by irradiation of the above is shown in FIG. 24.

ステージ1812を駆動して計測パターンの存在するウェーハ上の位置へ視野を移動する(S2401)。 By driving the stage 1812 to move the existing field to locations on a wafer measurement pattern (S2401). 倍率等の撮像条件を設定した後(S2402)、電子線をスキャンしながら(S2403)画像を取得する(S2404)。 After setting the imaging conditions of magnification, etc. (S2402), while scanning the electron beam (S2403) to acquire an image (S2404). 取得した画像は画像処理プロセッサ1823に転送され、画像処理プロセッサ1823において各画像に対する評価値を計算する(S2405)。 Acquired images are transferred to the image processor 1823, computes an evaluation value for each image in the image processor 1823 (S2405). 評価値は例えば画像分散値や微分画像の画素値の総和などを使用する。 Evaluation value uses such as sum of the pixel values ​​of the example image dispersion value and the differential image. 対象とする領域は全画素値でもよいし、パターンを認識した後のエッジ部の画素値を選択的に使用して計算してもよい。 It region of interest may be a whole pixel values ​​may be calculated by selectively using the pixel values ​​of the edge portion of the after recognizing the pattern.

各画像の評価値に対してあらかじめ決めておいたしきい値に対する条件に従ってスキャン、画像取得、評価値の計算を繰り返す(S2406)。 Scanned in the conditions for threshold that has been predetermined to the evaluation value of each image, the image acquisition, repeated calculation of evaluation values ​​(S2406). 評価値がしきい値に対して判定条件を満たした場合、積算画像を作成する(S2407)。 If the evaluation value satisfies the determination condition against a threshold, to create an integrated image (S2407). 図22の場合、しきい値2240以上となったフレーム数の区間2250の評価値2213、2214、2215に対するフレーム画像2030、2040、2050を加算平均した画像を出力する。 For Figure 22, and outputs an image obtained by averaging the frame image 2030,2040,2050 for the evaluation value 2213,2214,2215 sections 2250 of the number of frames reaches a threshold 2240 or more.

図23の差画像から求められた評価値を使う場合、しきい値2340以下となったフレーム数2330以降の区間2350に含まれるフレーム画像2030、2040、2050を加算平均した画像を出力する。 When using the evaluation value obtained from the difference image of FIG. 23, and outputs the image of the frame image 2030,2040,2050 and averaging contained in threshold 2340 follows the frame number 2330 and later sections 2350 became.

即ち、図24の例では、シュリンク量が所定の値以下となるまでのフレーム数が、特定ポリマーを収縮、及びその経過をモニタするためのものであり、それ以降のフレームによって得られる信号が、測定用画像を形成するための積算対象となる。 That is, in the example of FIG. 24, the number of frames until the shrink amount is equal to or less than a predetermined value, contract the specific polymer, and is intended for monitoring the elapsed, signals obtained by a later frame, the accrual for forming the measurement image. このような条件を制御装置内等に設けられた記憶媒体に、DSAパターンの種類に関連付けて記憶させておくことによって、後に対象パターンに応じた適切な装置条件を読み出すことが可能になる。 In a storage medium provided with such a condition in the control device or the like, by storing in association with the type of DSA pattern, it is possible to read the appropriate device condition in accordance with the target pattern after.

次にガイドパターン中心およびDSAホールパターン中心を検出する方法を説明する。 Next will be described a method for detecting the guide pattern center and DSA hole pattern center. まず図22において、しきい値2240以下となったフレーム数の区間2260または図23のしきい値2340以上となったフレーム区間2360に対する図23の評価値2310、2311、2312に対応する差画像を積算した図25のような画像25800を作成する。 First, in FIG. 22, a difference image corresponding to the evaluation value 2310,2311,2312 of FIG. 23 to the frame sections 2360 became threshold 2340 or more sections 2260 or Figure 23 of the number of frames reaches the threshold 2240 or less to create an image 25800 as cumulated FIG. ガイドパターン部のエッジ25802およびDSAホールパターン部2503のように電子線照射による輝度値の変化が大きい部分がパターンエッジとして輝度が高くなる。 Part there is a large change in luminance value by electron beam irradiation as guide pattern part of the edge 25802 and DSA hole pattern portion 2503 is luminance becomes higher as the pattern edge.

差画像の累積加算画像25800からホールパターンの中心位置を検出する(S2408)。 Detecting the center position of the hole pattern from the cumulative added image 25800 of the difference image (S2408). 中心位置の検出にはブロブ抽出後の重心や一般化ハフ変換によってガイドパターンのエッジとDSAパターンのエッジを別々に検出することができる(S2409)(S2410)。 The detection of the center position can be detected separately edges and DSA pattern edge of the guide patterns by the center of gravity and generalized Hough transform after blob extraction (S2409) (S2410). ブロブを解析することでエッジの連続性を評価値とすることも可能である。 It is also possible to evaluate value continuity of edges by analyzing the blobs. 画像の空間微分から微分強度を算出して、エッジ位置における微分強度のばらつきを評価地とすることも可能である。 Calculates the differential intensity from spatial derivative of an image, it is also possible to evaluate locations variations in differential intensity at the edge position. エッジの連続性、微分強度のばらつきを評価値として用いる方法はラインパターンでも応用が可能である。 Continuity of the edge, a method of using as the evaluation value variation of differential intensity is applicable even in the line pattern. また一般化ハフ変換によればハフ空間の累積値を評価値として用いることができる。 Also it is possible to use the accumulated value of the Hough space as the evaluation value according to the generalized Hough transform.

ホールパターン中心を検出する別の方法としては、あらかじめ登録しておいたパターンのテンプレートとのマッチング等でホールパターンの中心位置を検出することもできる。 Another method of detecting the hole pattern center, it is also possible to detect the center position of the hole pattern matching and the like of the template pattern previously registered. この場合、あらかじめ登録する画像は電子線を十分に照射後の画像2050のような画像をテンプレートとして使用する。 In this case, the image uses the image such as an image 2050 after sufficiently irradiated with an electron beam as a template to pre-registered.

図22で説明した評価値は画素分散であったがテンプレートマッチングを実行する場合は相関値を評価値として使用することもできる。 Evaluation value described in FIG. 22 the case was the pixel variance for performing template matching can also be used as an evaluation value the correlation values.

テンプレートを用いたホールパターン中心を検出する別の方法として図26に示すようなテンプレートに設計データから生成したエッジ輪郭線2601やポリマー塗布前のガイドパターンの画像2602を使用することもできる。 It is also possible to use a different edge contours 2601 was generated from a template in the design data as shown in FIG. 26 as a method or polymer coating prior to the guide pattern image 2602 for detecting the hole pattern center using a template. 設計データを用いる場合はパターンのエッジ情報のみとなるので積算した差画像2600とマッチングを実施して中心位置を検出する。 By carrying out matching and differential image 2600 obtained by accumulating since only the edge information of the pattern in the case of using the design data to detect the center position. ポリマー塗布前のガイドパターン画像を使用する場合もソーベルフィルタなどの微分フィルタを適用したエッジ強調画像2603をテンプレートとして使用し差画像2500とマッチングを実施して中心位置を検出する。 Also detects the center position and difference performed image 2500 matching using an edge-enhanced image 2603 obtained by applying a differential filter as the template, such as Sobel filter when using the guide pattern image before the polymer coating. 中心位置を検出した後、測長カーソルを配置し(S2411)、測長を実行する(S2412)。 After detecting the center position, to place the measurement cursor (S2411), it executes the measurement (S2412). 図20のように画像内に複数のパターンが含まれる場合はすべてのパターンに対して(S2409)〜(S2412)を実施する。 Carrying out (S2409) ~ (S2412) if for all patterns with multiple patterns in an image as shown in FIG. 20. 中心位置と測長カーソルとの位置関係を予め登録しておくことによって、測長対象となるホールのエッジ部分に正確に測長ボックスを設定することが可能となる。 By registering in advance a positional relationship between the center position and the measurement cursors, it is possible to set a precise measurement box edge portion of the hole to be length measuring target.

図24のフローにおいて撮像条件をあらかじめ記憶しておき、自動運転時に再現してスキャンを実行することもできる。 In the flow of FIG. 24 previously stored imaging conditions, it is also possible to perform a scan to reproduce during automatic operation. この場合、図22のしきい値2240以下となったフレーム数2230または図23のしきい値2340以上となったフレーム区間630からプリドーズするフレーム数やフレーム数から換算した時間を撮像条件としてすることも可能である。 In this case, it is as imaging conditions of time converted from the number of frames or the number of frames to pre-dose the frame sections 630 a threshold value 2340 or more frames number 2230 or 23 became threshold 2240 or less in FIG. 22 it is also possible.

DSAパターンのエッジ強度が弱く検出が困難な場合の検出について図27に示す。 For detection when the edge strength of the DSA pattern is weak detection is difficult shown in FIG. まず、ガイドパターン(2702)のみをエッジ検出しガイドパターンの重心を求め(2704)、その重心を基準として放射状にDSAパターンのエッジを検出する (図27)。 First, the guide pattern (2702) only obtains the centroid of the edge detected guide pattern (2704), to detect an edge of the DSA pattern radially the center of gravity as a reference (Fig. 27). 角度方向を横軸に半径方向を縦軸にしてグラフを描くと2705のようになり、この波のうねりを検出すればエッジのばらつきを評価することが可能である。 The angular orientation on the horizontal axis and the radial direction to the longitudinal axis would be 2705 when drawing a graph, it is possible to evaluate the variations of the edge by detecting the undulation of the waves. エッジが安定していない場合、2705のようにエッジ位置のばらつきが大きいいが、2706、2708のようにエッジが安定してくるとエッジの変化が緩やかになる(2707,2709)。 If the edge is not stable, the variation of the edge position as 2705 Okiiiga, changes in the edge when the edge comes stably as 2706,2708 becomes moderate (2707,2709). このようにエッジのばらつきをモニタすることで、パターンが安定してきてから画像積算を開始することが可能である。 By monitoring in this way the variations in edge, it is possible that the pattern starts image integration from becoming stable.

これまで説明したDSAパターンの計測に関して、計測に必要なパラメータを設定するユーザーインターフェースの例を図28に示す。 Respect Measurement of DSA pattern described so far, an example of a user interface for setting the parameters necessary for measurement in FIG. 評価値しきい値は、図22(2230)、図23(2330)で積算開始枚数を設定するしきい値として設定する。 Evaluation value threshold, FIG. 22 (2230), set as a threshold for setting the accumulated number of sheets for starting in FIG. 23 (2330). 自動判定を実行する場合はAuto(2802)にチェックをつけ、手動で設定するにはそのしきい値を設定する(2803)。 If you want to perform the automatic determination check the Auto (2802), to be set manually set the threshold (2803). Frame数は図22(2250),図23(2350)における計測画像の積算Frame数を設定する。 Frame number 22 (2250), sets the integration Frame number of the measurement image in FIG. 23 (2350). 自動で実行する場合は、Auto(2805)、手動で実行する場合はManual(2806)を設定する。 If you want to run in automatic, Auto (2805), If you want to run manually set the Manual (2806). Pattern Information(2807)では、ガイドパターン(2808)、DSAパターン(2809)の最小許容サイズ、最大許容サイズ、ガイドパターンとDSAパターンの重心ずれ許容値(2810)を設定する。 In Pattern Information (2807), the guide pattern (2808), sets the minimum allowable size of the DSA pattern (2809), the maximum allowable size, the center of gravity shift tolerance of the guide pattern and DSA pattern (2810). これらの値が許容値範囲外の場合は計測エラーとすればパターンサイズ、ずれ量をリアルタイムモニタできる。 If these values ​​if out of the permissible value range and the measurement error pattern size, the displacement amount can be real-time monitored.

101 シリコンウェハ102 ガイドパターン110 複合ポリマー材111 ポリマー112 ポリマー201 電子源202 引出電極203 集束レンズ204 ブランカ205 ファラデーカップ206 インレンズ検出器207 偏向器208 対物レンズ209 斜方検出器210 観察試料211 試料ステージ 101 Silicon wafer 102 guide pattern 110 composite polymer material 111 polymer 112 polymer 201 electron source 202 extraction electrode 203 focusing lens 204 blanker 205 Faraday cup 206 in-lens detector 207 deflector 208 objective lens 209 oblique detector 210 observation sample 211 sample stage

Claims (10)

  1. 試料に荷電粒子ビームを走査することによって得られる荷電粒子の検出に基づいて、試料上に形成されたパターンの寸法測定を実行するパターン測定方法において、 Based on the detection of charged particles obtained by scanning a charged particle beam to the sample, in the pattern measuring method for performing a dimensional measurement of a pattern formed on a sample,
    自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に対し、荷電粒子を照射して当該高分子化合物を形成する複数のポリマーの内、特定のポリマーを他のポリマーに対して大きく収縮させた後に、或いは収縮と併せて当該他のポリマーを含む領域に荷電粒子ビームの走査によって得られる信号に基づいて、前記他のポリマーの複数のエッジ間の寸法測定を行うことを特徴とするパターン測定方法。 To the polymer compound used in the self-assembly lithography, among the plurality of polymer forming the polymeric compound is irradiated with charged particles, in after largely contracted a particular polymer for other polymers, or on the basis of a signal obtained by the scanning of the charged particle beam to a region including the other polymers in conjunction with contraction pattern measurement method and performing size measurements between a plurality of edges of said other polymers.
  2. 請求項1において、 According to claim 1,
    前記荷電粒子ビームを走査することによって得られる信号の検出に基づいて前記特定のポリマーのエッジ部分の輝度を求め、当該輝度情報に基づいて、前記荷電粒子の照射の終了、或いは前記荷電粒子ビームによる測定を開始することを特徴とするパターン測定方法。 The calculated intensity of the edge portion of the particular polymer on the basis of the detection of the signal obtained by scanning the charged particle beam, based on the luminance information, completion of the irradiation of the charged particle, or by the charged particle beam pattern measuring method characterized by starting the measurement.
  3. 請求項2において、 According to claim 2,
    前記信号の検出は、前記荷電粒子ビームに対して斜め方向に設けられた検出器によって行うことを特徴とするパターン測定方法。 Detection of the signal, a pattern measuring method which comprises carrying out by a detector which is provided in an oblique direction with respect to the charged particle beam.
  4. 請求項1において、 According to claim 1,
    前記特定ポリマーを収縮するための荷電粒子は、前記荷電粒子ビーム、或いは当該荷電粒子ビームを放出する荷電粒子源とは別の荷電粒子源から放出される荷電粒子であることを特徴とするパターン測定方法。 The charged particles to contract the specific polymer, the charged particle beam, or pattern measurement, wherein the charged particle source for emitting the charged particle beam is a charged particle emitted from another charged particle source Method.
  5. 請求項4において、 According to claim 4,
    前記別の荷電粒子源は、前記試料表面に平行な面を持つ面状電子源であることを特徴とするパターン測定方法。 It said another charged particle source, a pattern measuring method which is a planar electron source with a plane parallel to the sample surface.
  6. 試料に荷電粒子ビームを走査することによって得られる荷電粒子の検出に基づいて、試料上に形成されたパターンの寸法測定を実行する荷電粒子線装置において、 Based on the detection of charged particles obtained by scanning a charged particle beam on the sample, a charged particle beam apparatus for performing dimensional measurement of a pattern formed on a sample,
    自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に対し、荷電粒子を照射して当該高分子化合物を形成する複数のポリマーの内、特定のポリマーを他のポリマーに対して大きく収縮させる荷電粒子の照射条件が記憶された記憶媒体と、当該記憶媒体に記憶された条件に基づいて、荷電粒子を照射した後に、或いは収縮と併せて当該他のポリマーを含む領域に荷電粒子ビームの走査によって得られる信号に基づいて、前記他のポリマーの複数のエッジ間の寸法測定を行う制御装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。 To the polymer compound used in the self-assembly lithography, among the plurality of polymer forming the polymeric compound is irradiated with charged particles, irradiation of the charged particles to be largely contracted a particular polymer for other polymers a storage medium in which conditions are stored, based on the condition stored in the storage medium, after irradiation of charged particles, or a signal obtained by scanning the charged particle beam to a region including the other polymers in conjunction with the contraction based on the other charged particle beam apparatus characterized by comprising a control device which performs dimensional measurement between multiple edges of the polymer.
  7. 請求項6において、 According to claim 6,
    前記制御装置は、前記荷電粒子ビームを走査することによって得られる信号の検出に基づいて前記特定のポリマーのエッジ部分の輝度を求め、当該輝度情報に基づいて、前記荷電粒子の照射の終了、或いは前記荷電粒子ビームによる測定を開始することを特徴とする荷電粒子線装置。 Said control device, said calculated brightness of the edge portion of the particular polymer on the basis of the detection of the signal obtained by scanning a charged particle beam, based on the luminance information, completion of the irradiation of the charged particle, or charged particle beam apparatus characterized by starting the measurement with the charged particle beam.
  8. 請求項7において、 According to claim 7,
    前記荷電粒子ビームに対して斜め方向に検出器を備え、前記制御装置は、当該検出器の出力に基づいて、前記荷電粒子の照射の終了の実行、或いは前記荷電粒子ビームによる測定を開始することを特徴とする荷電粒子線装置。 Wherein a detection unit in an oblique direction with respect to the charged particle beam, said control device, based on the output of the detector, the execution of the termination of the irradiation of the charged particle, or to start the measurement by said charged particle beam the charged particle beam apparatus according to claim.
  9. 請求項6において、 According to claim 6,
    前記特定ポリマーを収縮するための荷電粒子は、前記荷電粒子ビーム、或いは当該荷電粒子ビームを放出する荷電粒子源とは別の荷電粒子源から放出される荷電粒子であることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particles to contract the specific polymer, a charged particle, wherein the charged particle beam, or the charged particle source for emitting the charged particle beam is a charged particle emitted from another charged particle source line equipment.
  10. 請求項9において、 According to claim 9,
    前記別の荷電粒子源は、前記試料表面に平行な面を持つ面状電子源であることを特徴とする荷電粒子線装置。 It said another charged particle source, the charged particle beam apparatus characterized in that it is a planar electron source with a plane parallel to the sample surface.
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