KR101986115B1 - 패턴 계측 장치 및 패턴 계측 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 깊은 홈이나 깊은 구멍의 형성 정밀도에 의하지 않고, 고정밀도로 홈 바닥이나 구멍 바닥 등을 측정하는 것이 가능한 패턴 계측 장치의 제공을 목적으로 한다. 그 때문에 본 발명에서는, 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 신호에 의거하여, 시료상에 형성된 패턴의 치수를 측정하는 연산 장치를 구비한 패턴 계측 장치로서, 상기 연산 장치는, 상기 시료에 대한 하전 입자빔의 주사에 의거하여 얻어진 검출 신호로부터, 패턴의 제1 부분과 당해 제1 부분과는 상이한 높이에 있는 제2 부분의 어긋남과, 상기 패턴의 치수값을 구하고, 당해 검출 신호로부터 구해진 어긋남과, 상기 패턴의 치수와 상기 어긋남의 관계를 나타내는 관계 정보를 이용하여, 상기 패턴의 치수값을 보정하는 패턴 계측 장치를 제안한다.

Description

패턴 계측 장치 및 패턴 계측 방법

본 발명은 반도체 디바이스상에 형성된 패턴을 계측하는 장치, 및 방법에 관한 것으로, 특히, 깊은 구멍이나 깊은 홈 등의 어스펙트비가 큰 패턴의 계측을 행하는 장치, 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조에서는, 최근, 미세화의 진행이 둔화하여, 미세화에 의지하는 집적화가 곤란해지고 있다. 한편으로, 고(高)집적화에의 요망은 높아, 미세화의 대체로서의 구조인 3차원화가 진행되고 있다. 또한, 디바이스의 3차원화에 의해, 이층(異層)간의 중첩 오차나, 깊은 홈이나 구멍의 치수가 중요한 평가 항목이 되고 있다. 예를 들면, 소위 3D-NAND와 같은 적층 디바이스에서는, 고집적 때문에 층수가 늘어나, 디바이스 전체적으로 두꺼워지는 방향에 있다.

한편, 미세화와 3차원화가 진행되는 반도체 디바이스를 측정하는 장치로서 주사 전자 현미경이 알려져 있다. 그러나, 깊은 홈이나 구멍의 계측에서는, 패턴 저부(底部)로부터의 신호 전자의 탈출이 적고, 표면의 계측에 비교하여 정밀도가 낮아지는 경향이 있다. 이 때문에, 상층과 하층을 투과하는 에너지의 전자를 이용하여 중첩을 측정하는 측정법이 알려져 있다(특허문헌 1, 2). 또한, 깊은 홈 구멍의 깊이 측정에도 전자선의 계측 장치를 이용하는 것도 행해지고 있다(특허문헌 3).

상기의 깊은 구멍이나, 홈의 형성에는 에칭에 의한 가공이 이용되고, 형상을 바르게 형성하기 위해서는 에칭 프로세스의 제어가 중요하다. 깊은 홈이나 깊은 구멍에는, 개구(開口)의 치수에 대한 깊이의 비(aspect ratio)가 10 이상인 패턴이 포함되어 있다. 홈 구멍의 에칭에서는, 수직 가공의 웨이퍼 면 내 균일성이 높은 레벨로 요구되고 있어, 면 내 분포를 계측하여 에칭 장치에 피드백하는 것이 수율 향상의 열쇠이다. 특히, 막두께가 두꺼워, 결과적으로 고(高)어스펙트비가 되는 패턴은, 웨이퍼의 외주부(外周部)에서 가공 균일성이 저하하는 경향이 있어, 경사지게 가공되는 경우가 있다.

반도체 패턴에 한하지 않고, 입체 형상을 주사 전자 현미경으로 관찰 계측할 때에는, 시료대 또는 전자선을 기울여, 시료에 대한 입사 각도를 바꾸고, 상면으로부터의 조사와는 상이한 복수의 화상에서 소위 스테레오 관찰을 이용하여, 패턴의 높이, 측벽의 각도 등의 단면 형상이나, 3차원 재구성을 행하는 빔 틸트 계측을 할 수 있는 것이 알려져 있다(특허문헌 4). 시료와 빔의 설정 각도 정밀도가 얻어진 단면 형상이나 재구성된 3차원 형상의 정밀도에 크게 영향을 주는 것이 과제이며, 이를 위해 각도 교정을 고정밀도로 행하는 것이 실시되고 있다(특허문헌 5).

일본국 특허 제5722719호 공보(대응 미국특허USP9,046,475) 일본국 특개2014-86393호 공보(대응 미국특허USP9,224,575) 일본국 특개2015-106530호 공보 일본국 특허 제4689002호 공보(대응 미국특허USP6,452,175) 일본국 특허 제4500653호 공보(대응 미국특허USP7,164,128)

깊은 구멍이나 깊은 홈의 어스펙트비가 커지면, 깊은 구멍이나 깊은 홈의 저부로부터 방출되는 전자의 검출 효율이 저하한다. 또한, 발명자들의 검토에 의해, 검출 효율의 저하뿐만 아니라, 고어스펙트화에 기인하는 다른 측정 정밀도 저하 요인이 있는 것이 분명해졌다. 깊은 구멍이나 깊은 홈 패턴은, 시료 표면의 수선(垂線) 방향에서 볼 때, 상부와 저부의 중심이 일치해 있는 것이 바람직하지만, 어스펙트비가 클수록, 적정한 가공을 행하는 것이 곤란해진다. 그리고, 발명자들은, 상부와 저부간의 위치 어긋남이 저부의 측정 정밀도에 영향을 줌과 함께, 그 영향이 있는 경향을 가지는 것을 새롭게 찾아냈다. 특허문헌 1 내지 5에는, 3차원 구조의 시료의 관찰이나 측정을 행하기 위한 각종 방법이 설명되고 있지만, 패턴의 상부와 저부의 어긋남에 기인하는 측정 정밀도 저하를 해소하는 방법에 대해서는 하등 언급되고 있지 않다.

이하에, 깊은 홈이나 깊은 구멍의 형성 정밀도에 의하지 않고, 고정밀도로 홈 바닥이나 구멍 바닥 등을 측정하는 것을 목적으로 하는 패턴 계측 장치, 패턴 계측 방법을 제안한다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 태양으로서, 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 신호에 의거하여, 시료상에 형성된 패턴의 치수를 측정하는 연산 장치를 구비한 패턴 계측 장치로서, 상기 연산 장치는, 상기 시료에 대한 하전 입자빔의 주사에 의거하여 얻어진 검출 신호로부터, 패턴의 제1 부분과 당해 제1 부분과는 상이한 높이에 있는 제2 부분의 어긋남과, 상기 패턴의 치수값을 구하고, 당해 검출 신호로부터 구해진 어긋남과, 상기 패턴의 치수와 상기 어긋남의 관계를 나타내는 관계 정보를 이용하여, 상기 패턴의 치수값을 보정하는 패턴 계측 장치, 및 방법을 제안한다.

상기 구성에 의하면, 깊은 홈이나 깊은 구멍의 형성 정밀도에 의하지 않고, 고정밀도로 홈 바닥이나 구멍 바닥 등을 측정하는 것이 가능해진다.

도 1은 주사 전자 현미경을 포함하는 패턴 계측 장치의 개요를 나타내는 도면.
도 2는 홈 형상 패턴의 단면도, 화상, 및 신호 파형을 나타내는 도면.
도 3은 경사진 홈 형상 패턴의 단면도, 화상, 및 신호 파형을 나타내는 도면.
도 4는 상부 치수값, 저부 치수값, 및 상하의 어긋남량의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 저부 치수와 상하의 어긋남량의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 깊은 구멍 패턴의 화상, 및 신호 파형을 나타내는 도면.
도 7은 패턴의 측정 공정을 나타내는 플로우 차트.
도 8은 패턴의 측정 공정을 나타내는 플로우 차트.
도 9는 측정값의 면 내 분포를 나타내는 도면.
도 10은 상이한 검출기에 의해 검출된 검출 신호에 의거하여 생성된 화상과 신호 파형을 나타내는 도면.
도 11은 저부 치수, 상하 어긋남량, 및 양자의 관계 정보에 의거하여, 정확한 저부 치수를 구하는 공정을 나타내는 플로우 차트.

이하에 설명하는 실시예는 주로, 전자선을 이용한 패턴 계측 장치로, 깊은 홈 구멍의 저부의 치수나, 패턴의 기울기를 정밀도 좋게 행하기 위한 것이다. 어스펙트비가 높은 소위 깊은 홈, 깊은 구멍의 패턴의 기울기나 저부의 치수를 정밀도 좋게 계측하는 것이 반도체 디바이스로서의 양품의 취득률을 결정하는 큰 요인이 된다. 소위 주사형 전자 현미경을 응용한 패턴 계측 장치는, 에너지를 가진 전자선을 시료에 조사하고, 시료에 침입한 전자와 물질의 상호 작용에 의거하는 산란 현상으로 발생한 2차 전자나 후방 산란 전자를 검출하는 장치이다. 고체 내에서의 산란은 입사하는 전자의 에너지에 의존하여 일정한 넓이를 가지고, 홈이나 구멍의 측벽과 바닥으로부터 발생한 전자의 구별을 하기 어려울뿐만 아니라, 발생한 전자가 측벽에 충돌해서 소멸하거나, 측벽을 투과해서 시료 표면으로부터 출사되기 때문에, 평탄한 시료와 비교하여 신호량이 극단적으로 감소하고, 신호 노이즈비가 낮은 화상이나 신호 강도 파형이 될 수밖에 없다.

또한, 패턴이 기울기를 가지고 있을 경우, 측벽에서의 국소적인 투과나 산란으로 복잡한 거동이 되기 때문에, 패턴의 기울기 각도나 저부의 치수를 측정하는 정밀도가 부족하다.

이하에 설명하는 실시예는, 어스펙트비가 높은 구멍 또는 홈의 치수를 정밀도 좋게 계측하는 것이 가능한 패턴 계측 장치, 및 패턴 계측 방법에 관한 것이다.

이하에 설명하는 실시예에서는, 예를 들면, 기판상에 형성된 패턴에 대하여 일차 전자선을 주사해서 조사하는 일차 전자선 조사 수단과, 일차 전자선이 조사된 상기 기판으로부터 방출되는 전자를 검출하는 2개 이상의 전자 검출 수단과, 각각의 전자 검출 수단으로 검출한 전자의 신호 강도에 따른 2개 이상의 전자선 상(像)을 형성하는 상 형성 수단을 갖고, 1개 또는 2개의 검출기로부터의 전자선 상을 선택하고, 2개 이상의 치수를 산출하는 수단과, 2개 이상의 상 중심 위치를 산출하는 수단과, 미리 결정된 파라미터로부터 치수의 값을 변환하는 변환 수단을 마련하여 치수의 값을 변환하는 패턴 계측 장치를 예로 채용하여 설명한다. 또한, 검출기는 1개 이상 있으면 되고, 깊은 구멍 등의 깊은 부분(제1 부분)과 상대적으로 얕은 부분(제2 부분)의 각각의 정보를 적정히 취득할 수 있으면 된다.

또한, 상기 파라미터는, 전자빔을 복수의 입사각으로부터 조사함으로써 얻어지는 측정값에 의거하여 생성되는 것이며, 패턴의 상하 어긋남의 변화와 저부 치수의 변화를 함수화, 혹은 테이블화한 것이다. 함수나 테이블과 같은 관계 정보를 생성하기 위한 측정 처리를 실행하는 동작 프로그램을 소정의 기억 매체에 기억시켜 둠으로써, 상기 파라미터를 자동으로 추출하는 것이 가능해진다. 또한, 빔 경사 각도를 평가하기 위한 평가용 시료를 구비하고, 당해 평가용 시료를 이용하여 빔의 조사 각도를 교정하고, 일차 전자선의 경사 각도와 상 중심 위치의 차로부터 패턴의 경사 각도를 산출하는 연산 장치를 구비할 수도 있다.

상기 구성에 의하면, 반도체 디바이스의 제조 공정에서 발생하는 패턴의 기울기나, 패턴 저부의 치수를 정밀도 좋게 계측할 수 있다.

이하, 도면에 의거하여, 패턴의 저부 등을 고정밀도로 측정할 수 있는 패턴 측정 장치를 설명한다. 또한, 본 발명의 실시 태양은, 후술하는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 기술 사상의 범위에 있어서, 각종 변형이 가능하다.

(실시예 1)

도 1에, 본 실시예에서 사용하는 하전 입자선 장치의 일례를 나타낸다. 본 실시예에서는, 하전 입자선 장치의 일 태양인 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: SEM)을 예로 들어 설명하지만, 패턴 계측 장치의 신호 파형 취득 장치로서, 이온빔의 주사에 의거하여 신호 파형이나 화상을 생성하는 이온빔 장치 등의 다른 하전 입자선 장치를 이용해도 된다. 주사 전자 현미경 본체는, 전자 광학 칼럼(1)과 시료실(2)로 구성된다.

칼럼(1)의 내측에는, 전자를 발생시켜 특정한 가속 전압으로 에너지가 주어진 일차 전자선(이하, 전자빔)의 방출원인 전자총(3), 전자빔을 집속(集束)하는 콘덴서 렌즈(4), 전자빔을 시료(웨이퍼(11))상에서 주사하는 편향기(7), 및 전자빔을 집속해서 시료에 조사하는 대물 렌즈(8)가 구비되어 있다. 또한, 칼럼(1) 내에는 전자빔을 이상 광축으로부터 이축(離軸)시켜, 이축한 빔을 이상 광축에 대하여 경사진 방향을 향해 편향함으로써, 경사빔으로 하는 편향기(5)가 마련되어 있다. 웨이퍼(11)로부터 방출된 2차 전자 등은, E×B 편향기(직교 전자계 발생기)(6)에 의해, 검출기(9)를 향해 편향된다. 웨이퍼(11)에는 도시하지 않은 음전압 인가 전원으로부터, 음전압이 인가되어 있고, 웨이퍼(11)로부터 방출된 2차 전자는, 웨이퍼(11)와 대물 렌즈(8) 사이에 형성되는 전계에 의해, 전자총(3) 방향을 향해 가속된다. 웨이퍼(11)와 대물 렌즈(8) 사이에는, 주로 후방 산란 전자를 검출하기 위한 검출기(10)가 배치되어 있다.

전자선은, 전자선 주사 컨트롤러(17)로부터 주어지는 신호로 구동되는 편향기(7)에 의해 주사된다. 주사는, 예를 들면 X 방향으로 1라인을 주사하고, Y 방향으로 1라인(통상은 화소에 상당)만큼만 위치를 쉬프트하여, 다음 라인을 주사한다. 이를 반복하여 면 형상으로 주사한다. 주사 신호와, 후술하는 전자 검출기로부터 출력되는 신호를 동기시킴으로써, 화상을 형성한다. 시료실(2)에 설치되는 XY 스테이지(13)는, 스테이지 컨트롤러(18)로부터 주어지는 신호에 따라 웨이퍼(11)를 이동시킨다. XY 스테이지(13)상에는, 전자선의 교정에 사용하는 표준 시료(12)가 부착되어 있다. 또한, XY 스테이지상에 시료인 웨이퍼를 도입 재치(載置)(웨이퍼 로드)했을 때에, 위치나 회전을 검출하여 얼라이먼트를 행하기 위한 광학 현미경(14)을 갖고 있다.

전자 검출기(9) 및 전자 검출기(10)로부터 출력되는 검출 신호는, 앰프(15 및 16)에 있어서 신호 변환되고, 화상 처리 장치(19)에 입력된다. 화상 처리 장치(19)는, 검출 신호를 필요에 따라 가산이나 미리 결정된 방식으로의 신호 변환을 하여 화상화한다. 본 실시예에서는, 검출기(9)는 2차 전자를 주로 검출하고, 그 검출 신호는 주로 웨이퍼 표면(상층)의 패턴 정보를 나타내고, 전자 검출기(10)는 주로 후방 산란 전자를 검출하고, 그 검출 신호는 주로 패턴의 하층의 정보를 나타낸다. 또한, 패턴의 상측과 하측의 신호를 검출하기 위해, 예를 들면 하층의 패턴까지 도달할 수 있는 고가속의 전자빔을 웨이퍼(11)에 조사하도록 해도 된다. 또한, 깊은 홈의 저부를 측정할 경우에, 시료 표면을 대전시키기 위한 빔을 조사한 후에, 측정용의 전자빔을 주사함으로써, 구멍 바닥 측정을 행하기 위한 검출 신호를 취득하도록 해도 된다.

또한, 화상 처리 장치(19)는, 얻어진 화상으로부터, 예를 들면 시료상의 패턴의 치수 등의 특징량을 산출하는 기능을 가진다. 이 특징량을 산출하는 연산은, 복수의 전자 검출기로부터 얻은 복수의 화상을 대상으로 하는 것도 가능하다. 제어 PC(20)는, 전자선 계측 장치 전체의 동작을 제어하는 제어 장치이며, 상기 화상 처리나 신호 처리를 종합적으로 제어한다. 또한, 후술하는 치수값을 변환하는 기능이나, 패턴 각도를 산출하는 기능, 또한 이들의 변환이나 산출에 필요한 파라미터를 측정 데이터로부터 결정하는 계산 프로그램 기능 등이 내장되어 있다. 또한, 제어 PC(20)에는, 표시 장치(21)가 접속되어 있고, 화상이나 연산 결과나 측정 결과를 표시하는 기능도 가진다.

편향기(5)는, 적어도 1단의 편향기를 갖는 빔 경사용의 편향기이다. 1단 편향을 행할 경우에는, 편향기(5)는 대물 렌즈(8)의 물점 위치에 배치된다. 대물 렌즈(8)의 재스윙 작용에 의해, 이상 광축에 대하여 경사진 방향으로부터 빔을 조사한다. 또한, 2단의 편향기를 이용할 경우에는, 상단의 편향기에 의해 전자빔을 이상 광축으로부터 이축시키고, 하단의 편향기에 의해, 원하는 경사각이 되도록 전자빔을 편향한다. 도 1은, 2단의 편향기를 갖는 경사빔용 편향기를 예시하고 있지만, 목적이나 요구 정밀도에 따라 다단을 장착해도 된다. 또한, XY 스테이지를 경사시킴으로써, 시료에 경사빔을 조사하도록 해도 된다. 본 실시예에서는, 각도를 바꾸어 설정하는 속도가 빠른 전자 광학적으로 경사시키는 방법을 이용했지만, 효과는 XY 스테이지를 경사시키는 방법도 동일하다.

전자빔의 입사각은, XY 스테이지 혹은 시료에 대하여 교정할 수 있다. 예를 들면, 표준 시료(12)로서 피라미드 형상의 패턴을 구비하고, 화상에 나타나는 피라미드의 4개의 면이 같은 형상이 되도록, 편향기(5)에 의해 전자빔을 편향함으로써, 전자빔 궤도를 이상 광축과 일치시킬 수 있다. 또한, 피라미드의 각 면의 기하학적 연산에 의거하여, 원하는 경사각이 되도록, 전자빔의 궤도를 조정할 수도 있다. 이러한 연산에 의거하여 편향기(5)의 편향 조건(제어값)을 결정한다.

복수의 각도마다, 전자빔이 정확한 경사각이 되도록 빔의 궤도를 교정하고, 그때의 편향기(5)의 제어값을 기억함으로써, 후술하는 복수의 조사 각도에서의 빔 조사를 적정히 행할 수 있다. 미리 교정된 편향 조건으로, 빔 조사를 행함으로써, 경사빔을 이용한 측정을 자동적으로 실행하는 것이 가능해진다. 본 실시예에서는, 시료와 전자빔의 상대 각도를 빔 입사 각도로 하지만, 이상 광축과 전자빔의 상대 각도를 빔 입사 각도로 정의하도록 해도 된다. 통상의 전자선 계측 장치(SEM)에서는 기본적으로, 전자빔 궤도는, XY 스테이지의 이동 궤도(X 방향과 Y 방향)에 대하여 수직으로 설정되어 있다. Z 방향을 제로도로 정의하고, X 방향, Y 방향 모두 경사각을 플러스, 마이너스의 숫자로 나타낸다. X와 Y를 조합시켜 모든 방향의 각도의 설정이 가능하다.

다음으로, 빔 주사에 의해 얻어지는 파형 신호(프로파일 파형)를 이용한 패턴 측정법의 개요에 대해서, 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2의 (a)는, 홈 형상 패턴의 단면도이다. 홈의 상부에 대하여 하부의 치수가 작게 형성되어 있고, 측벽은 시료의 수선(Z축)에 대하여, 0.1도 내지 0.2도의 상대각을 가지고 있다. 도 2의 (b)는, 도 2의 (a)에 예시한 패턴에 대한 빔 주사에 의거하여 얻어지는 화상의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2의 (b)에 예시하는 화상에는, Y 방향을 길이 방향으로 하는 홈 형상의 패턴이 표시되어 있다. 빔 주사를 행할 경우에는, X 방향으로 라인 형상으로 주사함과 함께, 주사 위치를 Y 방향으로 이동시킴으로써, 2차원 주사를 행한다. 화상의 중심부가 홈 바닥에 상당하고, 통상은 상부보다 어둡게 보인다. 도 2의 (c)는, A-A'의 위치에서의 1라인의 신호 강도 파형을 나타낸다. 여기에서는, 설명을 위해, 노이즈를 제거하여 표시하고 있다. 대개, 파형이 높은 부분은 형상의 상부에 상당하고, 낮은 부분은 저부에 상당한다. 홈 바닥으로부터 방출되는 전자는, 시료 표면으로부터 방출되는 전자와 비교하면, 측벽에 충돌하는 전자만큼 상대적으로 수가 적고, 결과적으로 시료 표면과 비교해서 홈 바닥의 휘도가 낮아진다.

본 실시예에서는, 임계치 설정에 의거하여 패턴 치수를 측정한다. 임계치와 신호 파형의 교점간의 거리를 패턴의 치수값으로서 출력함으로써, 반도체 디바이스 제조 공정의 관리를 행한다. 예를 들면, 임계치 1을 설정하면 교점 a1과 a2의 좌표의 차를 치수 A로서 산출할 수 있다. 또한, 임계치 2를 설정하면, 교점 b1과 b2의 좌표의 차를 치수 B로서 산출할 수 있다. 여기에서는, 임계치 a는 신호 파형의 전체 높이의 90％, 임계치 b는 신호 파형의 10％로 했다. 임계치 1은 신호의 노이즈에 묻히지 않는 범위에서 높은 편이 좋고, 임계치 2에 대해서도 노이즈에 묻히지 않는 범위에서 낮은 위치에 설정함으로써, 홈 바닥의 치수를 정확히 측정할 수 있다.

여기에서, 치수 A를 패턴 상부의 치수, 치수 B를 패턴의 저부의 치수로 정의한다. 또한, 도 2의 (c)의 신호 프로파일을 상이한 Y 방향의 위치에서 복수 취득하고, 당해 복수의 신호 파형을 가산 평균함으로써, 시그널 노이즈비가 향상하고, 결과적으로 계측 정밀도를 높일 수 있다. 도 2의 (d)는, 별도의 가속 전압이나 검출기의 화상의 예를 나타낸다. 패턴 저부의 신호 파형의 형상이 상이하다. 이 경우에는, 임계치 2를 전체 파(波) 높이의 0％로 하는 것도 가능하다.

도 3의 (a)는, 도 2의 (a)에 대하여, 홈 형상 패턴이 경사져 있는 예를 나타내는 도면이다. 이 예에서는, 좌측의 홈 측벽에 대하여 우측의 측벽쪽이 수직에 가깝다. 양측 측벽의 기울기의 평균값을 패턴의 기울기로 정의한다. 예를 들면, 좌측의 측벽이 수직에 대하여 0.3도 좌측(-0.3도)으로, 우측의 측벽이 수직에 대하여 0.1도 우측(0.1도)으로 경사져 있었다고 하면, 패턴의 기울기는, 좌측으로 0.1(-0.1도)도가 된다. 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)에 예시한 홈 형상 패턴의 SEM 화상을 나타내는 도면이다. 도 3의 (b)에 예시하는 화상에서는, 저부가 우측으로 이동해 있어, 패턴이 경사져 있음을 확인할 수 있다. 도 3의 (b)의 B-B'의 신호 강도 파형을 도 3의 (c)에 나타낸다. 신호 파형도 비대칭으로 되어 있다. 도 2와 동일한 임계치(전체 높이의 10％와 90％)를 설정하면, 도 2에 예시하는 패턴과, 도 3에 예시하는 패턴의 실제의 패턴 치수가 같다고 해도, 도 3의 교점 b1과 b2간의 치수는, 도 2의 치수에 대하여 작아진다. 도 2의 (a)의 패턴과, 도 3의 (a)의 패턴의 저부의 형상은 동일함에도 불구하고, 패턴 기울기가 있을 경우에는 측정의 오차가 생기고 있다. 즉, 측정 대상이 되는 패턴 부위가 아니라, 그 밖의 요인(패턴의 상하 어긋남)에 의해 측정값이 변화하게 된다.

도 3의 (d)는, (a1+a2)／2, 및 (b1+b2)／2를 구함으로써, a3, b3을 산출한 예를 나타내는 도면이다. 교점 a1과 a2의 중심 위치가 a3, 교점 b1과 b2의 중심 위치가 b3이 된다. 여기에서, a3과 b3의 좌표의 차를 상하의 어긋남으로 정의하면, 이 어긋남량은 패턴의 기울기 각도를 나타내는 지표치가 된다.

본 실시예에서는, 빔의 입사 각도를 1개 설정하고, 그 각도로 빔을 주사해서 화상을 형성하고, 다음으로 입사 각도를 바꾸어 다시 화상을 형성시키는 것을 복수회 반복하고, 얻어진 복수의 화상 각각에서, 상부 치수, 저부 치수, 및 상하의 어긋남량을 계측했다. 도 4의 (a)는, 복수의 입사각마다 상부 치수, 저부 치수, 상하의 어긋남량을 계측하고, 각각의 값을 플롯한 그래프의 일례를 나타내는 도면이다. 본 실시예에서는, 빔의 입사 각도를 -0.5도부터 +0.5도까지, 0.05도씩 변화시켰을 때의 상기 치수값, 및 어긋남량을 취득했다. 상부 치수는, 빔 입사 각도의 변화에 의하지 않고, 일정한 값을 유지하는 경향이 있는 한편, 저부 치수는, 경사각이 커질수록, 감소하는 경향이 있다. 또한, 상하 어긋남량과 입사 각도는 비례하는 관계가 되었다.

도 4의 (a)는 도 2에 예시하는 바와 같은 상하 어긋남이 없는 패턴에 대한 빔 주사에 의해 얻어진 결과를 나타내는 것이며, 빔 입사각이 제로일 때에, 상하 어긋남도 제로가 된다. 환언하면, 빔의 입사 방향과, 상측 패턴의 중심과 하측 패턴 의 중심을 연결하는 접속선의 방향이 일치했을 때에, 상하 어긋남이 제로가 된다. 또한, 빔 입사 각도와, 접속선과 Z축 사이의 상대 각도가 일치했을 때에, 저부의 치수가 최대가 된다. 즉, 상하의 어긋남량이 0이 되는 빔 입사 각도는, 패턴의 기울기를 나타내고, 상하의 어긋남량이 0이 되는 각도에서, 저부 치수가 최대값을 나타낸다.

도 4의 (b)는, 도 3에 예시한 바와 같은 경사진 패턴에 대한 전자빔 주사에 의해, 상부 치수, 저부 치수, 상하의 어긋남량을 측정하고, 그 결과를 플롯한 그래프를 나타내는 도면이다. 빔 조사각의 변화에 따라, 저부 치수가 변화하는 점, 상하 어긋남과 빔 입사 각도가 비례의 관계에 있는 점은 도 4의 (a)와 동일하지만, 저부 치수가 최대값을 취하는 점이, 빔 입사각 0도로부터 이동하고, 상하의 어긋남량이 0이 되는 위치도 마찬가지로 이동하고 있는 점이 상이하다.

상술한 바와 같은 측정 결과는, 빔 입사 각도가, 패턴의 기울기 각도와 빔 입사각이 평행해진 각도로, 상하 어긋남량이 0이며 또한 저부 치수가 최대가 되는 것을 나타내고 있다.

도 4의 (c)는, 상기 경향에 의거하여 상하의 어긋남과 저부 치수의 관계로 변환하여 플롯한 그래프의 일례를 나타내는 도면이다. 복수의 패턴을 이용하여 계측을 실시하고, 각각을 상기한 바와 같이 변환하면, 패턴의 기울기 각도에 의존하지 않고, 상하의 어긋남량이 0이 되는 점에서 저부 치수가 최대가 되는 대략 1개의 곡선상에 나타낼 수 있었다.

이것은, 계측해야 할 패턴을 미리 복수의 입사각으로 측정하고, 각각의 패턴 기울기 각도에 의하지 않고 이 곡선에 타는 것을 알고 있으면, 1종류의 빔 입사 각도(예를 들면 0도)에서도, 상하의 어긋남량으로부터 저부 치수에 보정값을 더하는 연산이 가능함을 나타내고 있다.

도 5는, 복수의 홈 형상 패턴에 대한 복수의 입사 각도의 빔 조사에 의거하여 복수의 입사 각도에 따른 패턴의 저부 치수와, 상하 어긋남량을 구하고, 당해 복수의 측정 결과에 의거하여 상하 어긋남량의 변화와 저부 치수의 변화를 함수화한 예를 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)는 최대값의 양측에서 직선적으로 감소할 경우, 도 5의 (b)는 곡선으로 감소할 경우, 도 5의 (c)는 최대값 근방에서 입사 각도 의존이 적고 평탄한 영역이 있을 경우이다. 도 5의 (a)에서, 기울기 a는 미리 동종의 복수의 패턴을 계측해서 얻어진 것이다.

우선, 어떤 패턴에 빔 입사각 0도의 빔을 조사함으로써 취득되는 검출 신호를 이용하여, 상하의 어긋남량(D), 저부 치수(B)를 계측한다. 이들의 측정 결과와, 식(1)을 이용하여, 패턴의 상하 어긋남에 의하지 않는, 본래의 저부 치수(B')를 구한다.

B'＝a×D+B …(식 1)

a는, 상하 어긋남량의 변화에 대한 저부 치수의 변화를 나타내는 계수이며, 이러한 계수를 미리 구해 두고, 실제의 저부 치수와 상하 어긋남량의 계측을 행함으로써, 본래의 저부 치수를 산출한다. 또한, 계수 a는 어긋남의 방향에 따라 부호를 바꿀 필요가 있다.

도 5의 (b)는, 상하 어긋남량의 변화에 따라, 저부 치수가 이차 함수적으로 변화할 경우의 양자의 관계를 나타내는 그래프이다. 곡선은 2차 함수로 근사할 수 있기 때문에,

B'＝a×D²+b×D+c+B …(식 2)

로 나타낼 수 있다. 여기에서, a, b, c는 미리 구한 정수이다.

또한, 도 5의 (c), (d)는, 상하 어긋남이 작은 범위에서는, 상하 어긋남의 변동이 저부 치수의 계측값에 큰 영향을 주지 않고, 상하 어긋남이 큰 범위에서는, 상하 어긋남의 변동이 저부 치수의 계측값에 큰 영향을 줄 경우의 저부 치수와 상하 어긋남의 관계를 나타내는 그래프이다. 상하 어긋남의 계측값이 소정 범위 내(-D1∼+D1)일 경우에는, 도 5의 (c)에 예시하는 바와 같이, 계측값과 본래의 치수값이 같은 (식 3)인 것으로서 계측값을 출력하고, 상하 어긋남의 계측값이 소정 범위 외일 경우에는, 상하 어긋남에 따른 측정값의 변동이 있는 것으로서, 도 5의 (d)에 예시하는 바와 같이, 식 4를 이용하여 계측값을 출력한다. 식 3, 식 4에 예시하는 바와 같은 연산식을 미리 소정의 기억 매체에 기억시켜 둠으로써, 정확한 저부 치수를 구할 수 있다.

B'＝B(-D1＜D＜D1의 경우) …(식 3)

B'＝a×D+B(-D1＞D 또는 D＞D1의 경우) …(식 4)

여기에서, a는 미리 구한 정수이다. 이들의 보정 연산은, 연산 장치로 측정마다 연산을 행해도 되고, 화상 처리 장치 내에서, 하드웨어의 테이블 변환을 이용해도 된다. 또한, 측정마다가 아니라, 1시료의 측정이 모두 종료한 시점에서 정리하여 복수점의 연산을 행해도 된다. 여기에서, D1의 연산에 필요한 파라미터는 미리 측정해서 결정해 둔다.

도 11은, 미리 기억된 보정 정보를 이용하여, 패턴의 저부를 측정하는 공정을 나타내는 플로우 차트이다. 우선, 측정 대상이 되는 패턴이 형성된 웨이퍼를 SEM의 진공 시료실에 도입(스텝 1101)하고, 측정 대상이 되는 패턴에 빔 주사를 행함으로써 얻어지는 신호를 검출하고, 프로파일 파형을 생성한다(스텝 1102). 본 실시예에서는, 패턴 저부의 치수를 정확히 측정하기 위해, 패턴 저부뿐만 아니라, 상하 어긋남도 모두 취득한다(스텝 1103, 1104). 상하 어긋남량을 계측하기 위해, 웨이퍼에 도달하는 전자빔의 에너지(랜딩 에너지)를 2개의 상태로 변화시키고, 각각의 상태로 얻어진 패턴의 에지 정보에 의거하여 패턴의 무게 중심(혹은 중심)을 구하고, 무게 중심간의 어긋남을 상하 어긋남량으로 하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 측정용의 빔 주사에 의거하여 상부의 화상을 취득하고, 또한 시료 표면을 양(plus)대전시키기 위한 빔 주사를 행한 후에, 하부의 화상을 취득하기 위한 빔 주사를 행하도록 해도 된다. 무게 중심은 예를 들면, SEM 화상에 의거하여 에지의 윤곽선을 추출하고, 에지를 기준으로 한 거리 화상을 생성함으로써 구할 수 있다.

프로파일 파형에 의거하여, 하부의 측정값의 취득을 행함과 함께, 상기와 같은 상하 어긋남량의 취득을 행함으로써, 상술한 바와 같은 연산식을 이용한 하부 치수의 연산을 실행한다(스텝 1105). 또한, 본 실시예에서는 제어 PC(20)에 기억된 연산식이나 테이블에 의거하여 상기 연산을 행하는 예에 대해서 설명했지만, 다른 연산 장치에 의해 상기 연산을 행하도록 해도 된다.

또한, 상술한 실시예에서는, 패턴의 최표면과 저부 사이의 어긋남에 의거하여 저부의 치수를 보정하는 예에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 깊은 홈이나 깊은 구멍의 중간 부위(상부와 저부 사이에 있는 원하는 측정 개소)와 상부, 혹은 저부와의 어긋남량의 측정에 의거하여 저부나 중간층의 치수값을 보정하도록 해도 된다.

(실시예 2)

상기의 저부 치수의 보정과 마찬가지로, 빔 입사각 0도로 계측한 상하의 어긋남량으로부터, 패턴의 경사 각도를 연산할 수 있다. 도 4의 (a)나 도 4의 (b)에 있어서, 빔 입사각과 어긋남량의 비례 관계가 미리 구해져 있어 빔 입사각 0도에서 계측한 상하의 어긋남량으로부터, 패턴의 경사 각도를 산출할 수 있다. 이와 같이, 파라미터인 비례 관계의 계수를 미리 구해 두면, 빔 입사 각도 0도에서의 상하의 어긋남량을 한 번만 측정함으로써, 패턴의 각도를 산출하는 것이 가능해진다. 통상, 패턴의 깊이가 미지(未知)일 경우에는, 어긋남량으로부터 각도를 산출할 수는 없지만, 본 방법에서는 빔 입사각을 각도로 교정하고 있기 때문에, 어긋남량으로부터 직접, 각도의 수치를 산출하는 것이 가능하다.

(실시예 3)

상기 실시예는 홈 패턴을 예로서 설명해 왔지만, 구멍 패턴도 단면(斷面)을 선택하면 마찬가지인 신호 파형이 되는 것이 얻어지고 있다. 도 6의 (a)는 구멍 패턴의 화상을 나타낸다. 홈과 마찬가지로 저부와 측벽을 관찰할 수 있다. 단면 A-A'의 신호 파형을 도 6의 (b)에 나타낸다. 임계치 1을 설정함으로써 상부 치수를, 임계치 2를 설정함으로써 저부 치수를 측정할 수 있다. 또한, 화상상에서 별도의 각도(방위각이라고 함) 단면 B-B'에서도 동일한 파형을 얻을 수 있음은 자명하다. 단, 저부 치수를 계측할 때에는, 단면은 구멍의 가상적인 중심을 지날 필요가 있고, 이는 얻어진 화상 전체 면에서 임계치를 설정하여, 그 교점 위치에 타원형을 근사함으로써 구할 수 있고, 중심 위치의 결정과 치수로서의 구멍 지름을 계측할 수 있다.

도 6의 (c)는 경사진 구멍의 패턴의 화상이다. 단면 C-C'를 선택했을 경우의 신호 파형을 도 6의 (d)에 나타낸다. 이 경우에도, 홈 패턴으로 나타낸 바와 같이, 프로파일의 비대칭성으로부터 패턴에 경사가 있음을 알 수 있다. 임계치 1의 중심과 임계치 2의 중심 위치의 차로부터, 기울기의 크기와, 기울기의 방위각 방향을 얻을 수 있다. 저부 치수의 보정에는, 미리 예를 들면 XY 방향을 4분할하는 16방향의 입사 각도를 방위 각도마다 바꾸어 빔 입사 각도와 저부 치수, 상하의 중심 위치의 어긋남량의 관계를 파라미터로서 취득해 두면 된다.

또한, A-A' 방향의 저부의 치수를 측정할 경우에, 상부 중심과 저부 중심 사이의 어긋남의 방향이, A-A' 방향에 대하여 θ 방향으로 발생하고 있을 경우에는, 저부의 치수는 예를 들면

B'＝cosθ×a×D+B …(식 5)

에 의해 구할 수 있다. 이 경우, 패턴 상부 중심과 저부 중심간의 어긋남량뿐만 아니라, 그 어긋남의 방향도 화상 처리를 이용하여 구함으로써, 어긋남의 방향에 의하지 않고, 정확한 저부 치수를 구할 수 있다. 어긋남의 방향에 따른 치수값 보정법은 예를 들면 식 2, 3, 4 등에도 적용할 수 있다.

(실시예 4)

다음으로, 측정의 시퀀스에 대해서 설명한다. 도 7에 측정의 전체 플로우를 나타낸다. 대표적인 시료(웨이퍼)를 장치 내의 XY 스테이지에 로드하고(스텝 S1), 복수의 개소에서 빔 입사 각도를 바꾸면서 측정을 행한다(스텝 S2). 패턴 상부의 치수, 패턴 저부의 치수, 각각의 중심 위치의 차의 빔 각도 의존성을 측정한다. 또한, 치수값을 보정하는 보정 파라미터를 산출한다(스텝 S3). 다음으로, 빔 입사 각도 O도(시료에 대하여 수직 입사)에서 시료상의 미리 결정된 장소의 측정을 행한다(스텝 S4). 스텝 S3에서 결정된 보정 파라미터로 패턴의 각도나 치수값을 연산한다(스텝 S5). 여기에서 연산된 값(예를 들면 상하의 어긋남이나, 당해 어긋남으로부터 구해지는 상하 패턴의 중심점간을 연결하는 선분과 이상 광축 사이의 상대각)이, 미리 유저가 지정한 규정된 값을 초과하고 있는지의 판단을 행한다(스텝 S6). 규정값의 범위를 초과하고 있지 않으면, 마지막 시료인지를 판단하고(스텝 S8), 마지막 시료가 아니면 다음 시료를 로드한다(스텝 S9). 이후, 스텝 S4로 되돌아가서 다음 시료의 측정을 개시한다. 스텝 S8에서 마지막 시료이면, 측정을 종료한다.

(실시예 5)

스텝 S6에서 미리 유저가 지정한 규정값을 초과하고 있을 경우에는, 그 장소의 재측정을 행한다. 이때, 각도가 규정된 값을 초과하고 있는 방향으로 빔을 보정 파라미터 산출에 이용한 각도보다 크게 경사시켜 측정을 행한다(스텝 S7). 또한, 유저가 지정한 규정값을 초과하고 있을 경우에는, 재측정하는 것을 행하지 않고, 시료상의 그 개소는 일정값을 초과했다는 속성을 기억하여 다음 공정으로 진행하는 방법도 있다.

(실시예 6)

상기에 기술한 보정 파라미터를 산출하는 공정을 한번 행하면, 동일한 제조 공정의 시료에는 적용 가능하다. 도 7에 나타내는 스텝 S1부터 스텝 S3까지를 한번 행하면, 시료를 교체하여 S4부터 S9까지를 반복하면 되고, 이 동안은, 빔 입사각은 통상 조건의 0도인 채로 변화시키는 시간을 요하지 않아, 스루풋의 저하를 초래하지도 않는다. 이때의 플로우를 도 8에 나타낸다. 스텝에 관한 내용은 도 7에 이용한 부호와 동일하다. 대량 생산을 행하는 반도체 제조에서는, 동일 품종 동일 공정의 웨이퍼를 대량으로 처리하는 경우가 많기 때문에, 본 방법은 유효하다.

(실시예 7)

얻어진 저부 치수나 각도의 연산 결과는, 수치를 리스트 형식으로 표시하는 것이 통상 행해지지만, 시각적으로 경향을 이해하기 쉽게 할 목적에서, 시료상에서의 패턴 위치에 맞춰 표시(맵 표시)를 행하는 것이 효과적이다. 도 9에, 시료인 웨이퍼상에서의 면 내 분포를 표시한 예를 나타낸다. 웨이퍼 내의 장소에 따라 미리 지정한 규정값보다 작을 경우나 클 경우, 혹은, 빔 입사 각도의 범위 외에서 측정 불능 등을 색이나 기호를 이용하여 표시하는 것이 유효하다. 또한, 기울기 각도의 방향과 크기를 벡터 표시하는 방법도 있다. 이를 가공 장치 등의 프로세스 장치에 피드백함으로써 조정(튜닝)을 행하거나, 장치의 이상, 예를 들면 에칭 장치의 메인터넌스의 시기를 결정하는 것 등에 적용 가능하여 생산 관리나 양품의 수율(yield) 향상에 적용하는 것이 가능하다.

(실시예 8)

상기 실시예에서는, 1개의 검출기에 의한 화상을 이용했지만, 상부 치수를 계측하는 화상과, 하부 치수를 계측하는 화상을 형성하는 검출기를 별개의 검출기로 해도 된다. 주사 전자 현미경 등을 구비한 패턴 계측 장치에서는, 검출하는 전자의 종류로서, 2차 전자와 후방 산란 전자로 크게 구별된다. 2차 전자는, 방출 에너지가 낮지만, 발생율이 높고, 물질의 표면의 정보를 많이 가지고 있는 특징이 있다. 또한, 전자빔이 30㎸ 정도의 도달 에너지를 가질 경우, 깊은 구멍이나 깊은 홈의 바닥에서 반사하는 후방 산란 전자는, 깊은 홈이나 깊은 구멍의 측벽에 돌입하여, 시료 표면으로부터 탈출할 수 있는 에너지를 가지게 된다. 이러한 후방 산란 전자의 궤도는, 전자빔의 이상 광축에 대한 상대각이 크기 때문에, 대물 렌즈(8)의 아래(검출기(9)보다 시료측)에 배치된 검출기(10)는, 홈 바닥이나 구멍 바닥으로부터 방출된 전자를 효율적으로 검출할 수 있다. 예를 들면, 도 10의 (a)는, 도 1에 나타내는 검출기(9)에서 얻어진 2차 전자의 상과 신호 파형이다. 또한, 도 10의 (b)는 도 1에 나타내는 검출기(10)에서 얻어진 후방 산란 전자 상과 신호 파형이다. 상부 치수를 도 10의 (a)의 치수 A로, 하부 치수를 도 10의 (b)의 치수 B로 하고, 2개의 각각의 중심 위치의 좌표값으로부터, 상하의 어긋남량을 산출할 수 있다. 장치상에서, 도 10의 (a)와 도 10의 (b)를 동기하여 동시에 취득하면, 화상을 구성하는 화소는 동일한 장소를 나타내고, 1매의 화상을 이용했을 경우와 마찬가지로 저부 치수, 상하 어긋남량, 및 이들로부터 패턴의 각도 계측이나 저부 치수의 보정을 행할 수 있다.

1: 칼럼 2: 시료실
3: 전자총 4: 콘덴서 렌즈
5: 빔 얼라이너 6: E×B 편향기
7: 편향기 8: 대물 렌즈
9: 전자 검출기 10: 전자 검출기
11: 웨이퍼 12: 표준 시료
13: XY 스테이지 14: 광학 현미경
15, 16: 앰프 17: 전자선 주사 컨트롤러
18: 스테이지 컨트롤러 19: 화상 처리 장치
20: 제어 PC 21: 표시 장치

Claims (11)

1. 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 신호에 의거하여, 시료상에 형성된 패턴의 치수를 측정하는 연산 장치를 구비한 패턴 계측 장치에 있어서,
   상기 연산 장치는, 상기 시료에 대한 하전 입자빔의 주사에 의거하여 얻어진 검출 신호로부터, 패턴의 제1 부분과 당해 제1 부분과는 상이한 높이에 있는 제2 부분의 어긋남과, 상기 패턴의 치수값을 구하고, 당해 검출 신호로부터 구해진 어긋남과, 상기 패턴의 치수와 상기 어긋남의 관계를 나타내는 관계 정보를 이용하여, 상기 패턴의 치수값을 보정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연산 장치는, 상기 검출 신호로부터 구해진 패턴의 치수값에, 상기 제1 부분과 제2 부분의 어긋남에 따른 보정값을 가산하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 패턴의 치수값은, 상기 패턴의 저부(底部)의 치수값인 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
4. 하전 입자원으로부터 방출되는 하전 입자빔의 시료에의 조사에 의거하여 얻어지는 하전 입자를 검출하는 검출기와, 당해 검출기의 출력에 의거하여 상기 시료에 형성된 패턴의 치수를 측정하는 제어 장치를 구비한 패턴 계측 장치에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 시료에 대한 하전 입자빔의 주사에 의거하여 얻어진 검출 신호로부터, 패턴의 제1 부분과 당해 제1 부분과는 상이한 높이에 있는 제2 부분의 어긋남과, 상기 패턴의 치수값을 구하고, 당해 검출 신호로부터 구해진 어긋남과, 상기 패턴의 치수와 상기 어긋남의 관계를 나타내는 관계 정보를 이용하여, 상기 패턴의 치수값을 보정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 하전 입자빔의 이상(理想) 광축에 대하여 경사진 방향으로부터 상기 시료에 대하여 상기 하전 입자빔을 조사하기 위해 상기 하전 입자빔을 편향하는 경사용 편향기, 혹은 상기 시료를 경사시키는 경사 스테이지의 적어도 하나를 포함하는 경사빔 조사 기구를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 경사용 편향기, 혹은 경사 스테이지의 적어도 하나를 제어해서, 복수의 경사 각도에 있어서의 패턴의 치수값을 측정하고, 당해 복수의 경사 각도에 있어서의 패턴의 치수값에 의거하여, 상기 관계 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 하전 입자빔의 이상 광축에 대하여 경사진 방향으로부터 상기 시료에 대하여 상기 하전 입자빔을 조사하기 위해 상기 하전 입자빔을 편향하는 경사용 편향기, 혹은 상기 시료를 경사시키는 경사 스테이지의 적어도 1개를 포함하는 경사빔 조사 기구를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 어긋남과 상기 하전 입자빔의 경사 각도로부터, 상기 패턴의 경사 각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 검출기는, 제1 검출기와, 당해 제1 검출기보다 시료측에 배치된 제2 검출기를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 제1 검출기와 상기 제2 검출기의 출력 에 의거하여, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 어긋남을 구하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
8. 제4항에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 검출 신호에 의거하여 구해지는 값이, 규정값을 초과하고 있는지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
9. 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 신호에 의거하여, 시료상에 형성된 패턴의 치수를 측정하는 패턴 계측 방법에 있어서,
   상기 시료에 대한 하전 입자빔의 주사에 의거하여 얻어진 검출 신호로부터, 패턴의 제1 부분과 당해 제1 부분과는 상이한 높이에 있는 제2 부분의 어긋남과, 상기 패턴의 치수값을 구하고, 당해 검출 신호로부터 구해진 어긋남과, 상기 패턴의 치수와 상기 어긋남의 관계를 나타내는 관계 정보를 이용하여, 상기 패턴의 치수값을 보정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 시료에 대하여, 복수의 상이한 경사 각도의 하전 입자빔을 조사함으로써 얻어지는 검출 신호에 의거하여, 상기 관계 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 검출 신호에 의거하여 구해지는 값이, 규정값을 초과하고 있는지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 방법.

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