KR20230049740A - 해석 시스템 - Google Patents
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Abstract
다층 구조의 깊이 정보를, 신속하면서 또한 고정밀도로 취득한다. 해석 시스템은, (a) 다층 구조를 포함하는 시료(SAM)에 대하여 제1 방향으로부터 전자선(EB1)을 조사함으로써, 제1 방향에서 본 시료(SAM)의 제1 촬영 상을 취득하는 스텝, (b) 시료(SAM)에 대하여 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로부터 전자선(EB1)을 조사함으로써, 제2 방향에서 본 시료(SAM)의 제2 촬영 상을 취득하는 스텝, (c) 제1 촬영 상과, 제2 촬영 상과, 다층 구조의 층수, 다층 구조의 1층의 두께 또는 각 층의 두께, 및 다층 구조의 1층째가 시작되는 깊이를 포함하는 시료(SAM)의 정보를 사용하여, 다층 구조의 깊이 정보를 취득하는 스텝을 구비한다.
Description
본 발명은, 해석 시스템에 관한 것으로, 특히, 시료에 포함되는 다층 구조의 깊이 정보를 취득할 수 있는 해석 시스템에 관한 것이다.
근년, 반도체 디바이스의 미세화가 진행되고 있다. 특히, 입체 구조를 갖는 반도체 디바이스에서는, 적층 기술과 조합함으로써, 고밀도화 및 대용량화가 비약적으로 진행되고 있다. 반도체 디바이스의 제조 공정에서, 다층 구조화한 패턴의 치수를 관리하기 위해서는, 각 층에서의 패턴의 상태를 평가할 필요가 있다. 그리고, 반도체 디바이스의 품질을 향상시키기 위해서는, 수직이면서 또한 균일한 패턴의 형성이 불가결해서, 신속하면서 또한 고정밀도의 패턴 형상의 평가가 요구되고 있다.
현재의 평가 방법으로서, 집적 이온빔(Focused Ion Beam: FIB)에 의해 시료를 조금씩 절삭하면서 시료의 관찰을 행함으로써, 패턴의 깊이 정보를 얻는 방법, 또는 기계 연마에 의해 제작한 시료를 하전 입자선 장치로 관찰하여, 연마면의 경사각을 예측함으로써, 패턴의 깊이 정보를 얻는 방법 등이 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, FIB를 사용하여, 시료를 테이퍼 형상으로 가공하고, 전자 현미경을 사용해서, 형성된 경사면의 표면 관찰 상을 취득하여, 내림 경사면의 개시 위치와, 전자선의 주사 거리와, 경사각에 기초하여 패턴의 깊이를 연산하는 기술이 개시되어 있다.
FIB를 사용한 수단에서는, 고정밀도의 패턴의 평가가 가능하지만, 가공 영역이 좁고, 평가에 시간이 걸리고, 및 데이터의 재취득이 곤란한 등의 과제가 있다. 또한, 연마면의 경사각을 예측하는 수단에서는, 신속한 평가가 가능하지만, 패턴의 깊이 정보를 예측으로밖에 산출할 수 없으므로, 패턴의 평가값의 정밀도가 낮은 등의 과제가 있다.
즉, FIB를 사용하지 않고, 다층 구조의 깊이 정보를, 신속하면서 또한 고정밀도로 취득할 수 있는 기술이 요구된다.
기타 과제 및 신규 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 밝혀진다.
본원에서 개시되는 실시 형태 중 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면, 다음과 같다.
일 실시 형태에서의 해석 시스템은, (a) 다층 구조를 포함하는 시료에 대하여 제1 방향으로부터 전자선을 조사함으로써, 상기 제1 방향에서 본 상기 시료의 제1 촬영 상을 취득하는 스텝, (b) 상기 시료에 대하여 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로부터 상기 전자선을 조사함으로써, 상기 제2 방향에서 본 상기 시료의 제2 촬영 상을 취득하는 스텝, (c) 상기 제1 촬영 상과, 상기 제2 촬영 상과, 상기 다층 구조의 층수, 상기 다층 구조의 1층의 두께 또는 각 층의 두께, 및 상기 다층 구조의 1층째가 시작되는 깊이를 포함하는 상기 시료의 정보를 사용하여, 상기 다층 구조의 깊이 정보를 취득하는 스텝을 구비한다.
또한, 일 실시 형태에서의 해석 시스템은, (a) 다층 구조를 포함하는 시료에 대하여 제1 방향으로부터 전자선을 조사함으로써, 상기 제1 방향에서 본 상기 시료의 제1 촬영 상을 취득하는 스텝, (b) 상기 제1 촬영 상에 있어서, 관찰 범위를 지정하는 스텝, (c) 지정된 상기 관찰 범위 내에서, 상기 시료 중 복수의 개소에 대하여, 대물 렌즈를 사용해서 상기 제1 방향에서의 상기 전자선의 포커싱을 행하는 스텝, (d) 상기 스텝 (c)의 상기 포커싱의 결과를 기초로 하여, 상기 시료의 상기 복수의 개소에서의 상기 대물 렌즈와 초점 위치의 사이의 거리를 취득하고, 그것들의 거리를 그래프화한 WD 프로파일을 작성하는 스텝, (e) 상기 다층 구조의 층수, 상기 다층 구조의 1층의 두께 또는 각 층의 두께, 및 상기 다층 구조의 1층째가 시작되는 깊이를 포함하는 상기 시료의 정보와, 상기 WD 프로파일을 대조함으로써, 상기 다층 구조의 깊이 정보를 취득하는 스텝을 구비한다.
일 실시 형태에 의하면, 다층 구조의 깊이 정보를, 신속하면서 또한 고정밀도로 취득할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1에서의 하전 입자선 장치의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 2aa는 실시 형태 1에서의 시료의 평면도이다.
도 2ba는 실시 형태 1에서의 시료의 할단면도이다.
도 2ab는 실시 형태 1에서의 시료의 평면도이다.
도 2bb는 실시 형태 1에서의 시료의 할단면도이다.
도 3은 실시 형태 1에서의 해석 시스템의 흐름도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 7은 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 8은 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 9는 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 10은 실시 형태 1에서의 각 정보의 기록 예를 나타내는 기록표이다.
도 11은 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 12는 실시 형태 1에서의 패턴 해석의 촬영 상 및 기록표이다.
도 13은 실시 형태 2에서의 해석 시스템의 흐름도이다.
도 14는 실시 형태 3에서의 해석 시스템의 흐름도이다.
도 15는 실시 형태 3에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 16은 실시 형태 3에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 17은 실시 형태 3에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 18은 실시 형태 3에서의 각 정보의 기록 예를 나타내는 기록표이다.
도 19는 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 20은 실시 형태 4에서의 표면 형상 계측 장치의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 21은 실시 형태 4에서의 해석 시스템의 흐름도이다.
도 22는 실시 형태 4에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 2aa는 실시 형태 1에서의 시료의 평면도이다.
도 2ba는 실시 형태 1에서의 시료의 할단면도이다.
도 2ab는 실시 형태 1에서의 시료의 평면도이다.
도 2bb는 실시 형태 1에서의 시료의 할단면도이다.
도 3은 실시 형태 1에서의 해석 시스템의 흐름도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 7은 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 8은 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 9는 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 10은 실시 형태 1에서의 각 정보의 기록 예를 나타내는 기록표이다.
도 11은 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 12는 실시 형태 1에서의 패턴 해석의 촬영 상 및 기록표이다.
도 13은 실시 형태 2에서의 해석 시스템의 흐름도이다.
도 14는 실시 형태 3에서의 해석 시스템의 흐름도이다.
도 15는 실시 형태 3에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 16은 실시 형태 3에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 17은 실시 형태 3에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 18은 실시 형태 3에서의 각 정보의 기록 예를 나타내는 기록표이다.
도 19는 실시 형태 1에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
도 20은 실시 형태 4에서의 표면 형상 계측 장치의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 21은 실시 형태 4에서의 해석 시스템의 흐름도이다.
도 22는 실시 형태 4에서의 조작 화면을 도시하는 모식도이다.
이하, 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 그 반복 설명은 생략한다. 또한, 이하의 실시 형태에서는, 특별히 필요할 때 이외에는 동일 또는 마찬가지의 부분의 설명을 원칙적으로 반복하지 않는다.
또한, 본원에서 설명되는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향은, 서로 교차하고, 서로 직교하고 있다. 본원에서는, Z 방향을 어떤 구조체의 상하 방향, 높이 방향 또는 두께 방향으로서 설명하는 경우도 있다.
(실시 형태 1)
이하에, 실시 형태 1에서의 해석 시스템에 대해서 설명한다. 먼저, 도 1을 사용하여, 해석 시스템의 일부를 구성하는 하전 입자선 장치(1)에 대해서 설명한다. 도 1에서는, 하전 입자선 장치(1)로서, 예를 들어 주사형 전자 현미경(SEM)이 예시되어 있다.
<하전 입자선 장치의 구성>
도 1에 도시되는 하전 입자선 장치(1)는, 경통(2)의 내부에 구비된 전자총(3)으로부터, 시료실(7)에 배치된 시료(SAM)에 전자선(EB1)을 조사함으로써, 시료(SAM)를 해석(관찰, 측정)하기 위한 장치이다.
하전 입자선 장치(1)는, 시료실(7)과, 시료실(7)에 설치되고, 또한, 전자선 칼럼을 구성하는 경통(2)을 구비한다. 경통(2)은, 전자선(EB1)을 조사 가능한 전자총(3), 전자선(EB1)을 집속하기 위한 콘덴서 렌즈(4), 전자선(EB1)을 주사하기 위한 편향 코일(5), 및 전자선(EB1)을 집속하기 위한 대물 렌즈(6) 등을 구비한다.
시료실(7)의 내부에는, 시료(SAM)를 탑재하기 위한 시료대(홀더)(8), 시료대(8)를 설치하기 위한 스테이지(9), 스테이지 제어 장치(10) 및 검출기(11) 등이 마련되어 있다. 도시는 하지 않지만, 시료실(7)에는, 도입/도출구가 마련되어 있다.
시료(SAM)의 해석 시에 있어서, 시료(SAM)를 탑재한 시료대(8)는, 도입/도출구를 통해서 시료실(7)의 내부에 반송되어, 스테이지(9)에 설치된다. 또한, 시료(SAM)를 취출할 때는, 시료(SAM)를 탑재한 시료대(8)는, 도입/도출구를 통해서 시료실(7)의 외부로 반송된다.
스테이지 제어 장치(10)는, 스테이지(9)에 접속되어, 스테이지(9)의 위치 및 배향을 변위시킬 수 있다. 스테이지(9)의 변위에 의해, 시료(SAM)의 위치 및 배향이 변위된다.
스테이지 제어 장치(10)는, 하전 입자선 장치(1)의 적재면에 대하여 평행한 방향으로 구동 가능한 XY축 구동 기구, 상기 적재면에 대하여 수직인 방향으로 구동 가능한 Z축 구동 기구, 회전 방향으로 구동 가능한 R축 구동 기구, 및 XY면에 대하여 경사지는 방향으로 구동 가능한 T축 구동 기구를 갖고 있다. 이들 각 구동 기구는, 스테이지(9) 상에 설치된 시료(SAM) 및 시료대(8) 중, 임의의 부위를 해석하기 위해서 사용되는 기구이다. 이들에 의해, 시료(SAM) 중 해석 대상이 되는 부위가, 촬영 시야의 중심으로 이동되어, 임의의 방향으로 기울여진다.
검출기(11)는, 시료(SAM)의 해석 시에 있어서 시료(SAM)에 전자선(EB1)이 조사되었을 경우, 시료(SAM)로부터 방출되는 2차 전자(EB2)를 검출 가능하다. 또한, 검출기(11)는, 시료실(7)의 내부에 마련되어 있어도 되고, 경통(2)의 내부에 마련되어 있어도 된다.
또한, 하전 입자선 장치(1)는, 종합 제어부(C0)를 구비하고, 하전 입자선 장치(1)의 외부 또는 내부에서, 종합 제어부(C0)에 전기적으로 접속된 표시 기기(20) 및 조작 기기(21)를 구비한다. 표시 기기(20)는, 예를 들어 디스플레이이며, 조작 기기(21)는, 예를 들어 마우스 및 키보드이다. 유저가 조작 기기(21)를 사용해서 표시 기기(20) 상에서 작업함으로써, 각종 정보가, 종합 제어부(C0)에 입력 또는 종합 제어부(C0)로부터 출력된다.
종합 제어부(C0)는, 주사 신호 제어부(C1), 스테이지 제어부(C2) 및 연산부(C3)를 갖고, 이들을 통괄한다. 그 때문에, 본원에서는, 주사 신호 제어부(C1), 스테이지 제어부(C2) 및 연산부(C3)에 의해 행해지는 제어를, 종합 제어부(C0)가 행한다고 설명하는 경우도 있다. 또한, 주사 신호 제어부(C1), 스테이지 제어부(C2) 및 연산부(C3)를 갖는 종합 제어부(C0)를 하나의 제어 유닛으로 간주하여, 종합 제어부(C0)를 단순히 「제어부」라고 칭하는 경우도 있다.
주사 신호 제어부(C1)는, 전자총(3), 콘덴서 렌즈(4), 편향 코일(5) 및 대물 렌즈(6)에 전기적으로 접속되어, 이들의 동작을 제어한다. 전자총(3)은, 주사 신호 제어부(C1)로부터의 제어 신호를 받아서 전자선(EB1)을 생성하고, 전자선(EB1)은, 시료(SAM)를 향해서 조사된다.
콘덴서 렌즈(4), 편향 코일(5) 및 대물 렌즈(6) 각각은, 주사 신호 제어부(C1)로부터의 제어 신호를 받아서 자계를 여자한다. 콘덴서 렌즈(4)의 자계에 의해, 전자선(EB1)은, 적절한 빔 직경이 되도록 집속된다. 편향 코일(5)의 자계에 의해, 전자선(EB1)은 편향되어, 시료(SAM) 상에서 2차원적으로 주사된다. 대물 렌즈(6)의 자계에 의해, 전자선(EB1)은, 시료(SAM) 상에 다시 집속된다.
또한, 주사 신호 제어부(C1)에 의해 대물 렌즈(6)를 제어하여, 대물 렌즈(6)의 여자 강도를 조정함으로써, 시료(SAM)에 대하여 전자선(EB1)의 포커싱을 행할 수도 있다.
스테이지 제어부(C2)는, 스테이지 제어 장치(10)에 전기적으로 접속되어, 스테이지 제어 장치(10)가 갖는 각 구동 기구의 동작을 제어하여, 항상 시야와 스테이지(9)의 좌표를 링크시키는 기능을 갖는다.
연산부(C3)는, 화상 취득부(C4), 화상 결합부(C5), 지시 입력부(C6), 기억부(C7) 및 패턴 형상 해석부(C8)를 포함한다.
화상 취득부(C4)는, 검출기(11)에 전기적으로 접속되어, 이 동작을 제어한다. 또한, 화상 취득부(C4)는, 검출기(11)에서 검출된 2차 전자(EB2)를 신호로서 처리하고, 이 신호를 촬영 상(화상 데이터)으로 변환할 수 있다. 상기 촬영 상은, 표시 기기(20)에 출력되고, 유저는, 상기 촬영 상을 표시 기기(20) 상에서 확인할 수 있다.
화상 결합부(C5)는, 화상 취득부(C4)에서 취득된 상기 촬영 상을 서로 연결시켜서, 예를 들어 후술하는 도 6에 도시한 바와 같은 광역 상을 작성할 수 있다. 상기 광역 상은, 표시 기기(20)에 출력되고, 유저는, 상기 광역 상을 표시 기기(20) 상에서 확인할 수 있다.
지시 입력부(C6)는, 유저가 조작 기기(21)를 사용해서 표시 기기(20) 상에서 입력한 정보를 수취한다. 기억부(C7)는, 스테이지(9)의 좌표 및 취득된 촬영 상(화상 데이터) 등의 정보를 보존 가능하다. 또한, 각 정보는, 서로 관련지어져 있다.
패턴 형상 해석부(C8)는, 시료(SAM)에 포함되는 복수의 패턴 형상을 해석하는 기능을 갖는다.
연산부(C3)는, 지시 입력부(C6)가 수취한 정보와, 기억부(C7)에 저장되어 있는 정보를 사용하여, 후술하는 바와 같은, 스테이지 좌표, 패턴 형상의 해석 및 다층 구조의 깊이 정보 등에 관한 연산을 실시 가능하다.
<시료(SAM)의 구성>
도 2aa 및 도 2ab는, 실시 형태 1에서의 시료(SAM)의 평면도이다. 도 2ba는, 도 2aa의 A-A선을 따르도록, 관찰면(30)에 있어서 할단된 시료(SAM)의 할단면도이다. 도 2bb는, 도 2ab의 B-B선을 따르도록, 관찰면(30)에 있어서 할단된 시료(SAM)의 할단면도이다.
실시 형태 1에서의 시료(SAM)는, 예를 들어 다양한 반도체 디바이스가 형성된 웨이퍼의 일부로부터 취득된 박편이다. 따라서, 시료(SAM)는, 반도체 기판, 상기 반도체 기판 상에 형성된 트랜지스터 등의 반도체 소자, 복수의 트랜지스터를 포함하는 고집적화가 진행된 대규모 집적 회로(LSI) 디바이스, 복수의 게이트 전극을 포함하는 다층 배선층, 및 이들 사이에 형성된 층간 절연막 등을 포함하고 있다.
시료(SAM)는, 상면(TS), 및 상면(TS)과 반대측의 하면(BS)을 갖는다. 시료(SAM)의 일부에는, 예를 들어 이온 밀링 장치, FIB 또는 딤플 그라인더와 같은 연마 장치에 의해 연마 처리가 실시되어 있다. 도 2aa 및 도 2ba는, 이온 밀링 장치 또는 FIB에 의해 연마된 시료의 도면을 나타내고 있다. 도 2ab 및 도 2bb는, 이온 밀링 장치 또는 딤플 그라인더에 의해 연마된 시료(SAM)의 도면을 나타내고 있다.
도 2aa, 도 2ba, 도 2ab 및 도 2bb에 도시하는 바와 같이, 이 연마 처리에 의해, 시료(SAM)의 상면(TS)의 일부에는, 경사면을 이루는 관찰면(연마면)(30)이 형성되어 있다.
또한, 도 2aa 및 도 2ab에는, 관찰면(30)을 포함하는 시료(SAM)의 일부를 확대한 확대도도 나타내져 있다. 시료(SAM)에는, 복수의 패턴(32)이 포함되어 있다. 복수의 패턴(32) 각각은, 예를 들어 Z 방향으로 연장되는 원주상의 구조를 갖는 반도체 디바이스이다. 이밖에, 복수의 패턴(32) 각각은, 예를 들어 다층 구조를 갖는 LSI의 배선 또는 트랜지스터 등의 구조체이다.
도 2ba 및 도 2bb에는, 상기 다층 배선층과 같은 복수의 도전체층이, 다층 구조(31)로서 도시되어 있다. 즉, 시료(SAM)는, 시료(SAM)의 상면(TS)으로부터 시료(SAM)의 하면(BS)을 향하는 방향인 제1 방향(Z 방향)으로 적층된 복수의 도전체층을, 다층 구조(31)로서 포함한다. 또한, 여기서는 상세하게 도시하고 있지 않지만, 다층 구조(31)는, 복수의 패턴(32)의 주위에 형성되어 있다.
단면으로 보아, 관찰면(30)은, 시료(SAM)의 상면(TS)으로부터 시료(SAM)의 하면(BS)을 향해서 경사져 있다. 보다 상세하게는, 단면으로 보아, 관찰면(30)은, 상면(TS)으로부터 하면(BS)을 향해서 연속적으로 경사지는 경사면을 이루고 있다. 연마 장치에 의한 연마 처리는, 다층 구조(31)의 전체층이 연마되도록 행해지고, 관찰면(30)의 저부는, 다층 구조(31)의 최하층보다도 깊게 위치하고 있다. 그 때문에, 다층 구조(31)의 전체층이, 관찰면(30) 및 할단면에서 노출되어 있다.
<해석 시스템>
이하에, 도 3의 흐름도에 나타내지는 각 스텝 S1 내지 S16과, 도 4 내지 도 10을 대비시키면서, 실시 형태 1에서의 해석 시스템에 대해서 설명한다.
또한, 이하에 설명한 바와 같이, 해석 시스템은, 시료(SAM)의 측정 방법으로서, 연마 장치에서 행해지는 스텝과, 시료 제작 장치에서 행해지는 스텝과, 하전 입자선 장치(1)에서 행해지는 스텝을 구비한다. 따라서, 하전 입자선 장치(1)뿐만 아니라, 그것들의 연마 장치 및 시료 제작 장치도, 해석 시스템의 일부를 구성한다.
스텝 S1에서는, 시료(SAM)의 제작이 행해진다. 먼저, 예를 들어 다이아몬드 커터 등과 같은 시료 제작 장치를 사용하여 웨이퍼의 일부를 잘라냄으로써, 시료(SAM)를 준비한다. 이어서, 잘라내진 시료(SAM)를 시료 제작 장치로부터 연마 장치에 반송한다. 연마 장치는, 예를 들어 이온 밀링 장치, FIB 또는 딤플 그라인더 등이다.
이어서, 연마 장치를 사용하여, 시료(SAM)의 상면(TS)에 대하여 연마 처리를 실시함으로써, 상면(TS)의 일부에 관찰면(30)을 형성한다. 이어서, 연마 처리가 행해진 시료(SAM)를 연마 장치로부터 시료 제작 장치에 반송한다. 시료 제작 장치는, 예를 들어 FIB 또는 이온 밀링 장치이다.
이어서, 시료 제작 장치에 의해, 관찰면(30)에 있어서 시료(SAM)를 할단함으로써, 도 2ba 또는 도 2bb에 도시되는 시료(SAM)가 제작된다. 그 후, 할단된 시료(SAM)를 시료대(8)에 탑재한다.
이후에는, 도 2aa 및 도 2ba에 도시되는 시료(SAM)를 사용한 경우에 대해서 설명을 행하는데, 도 2ab 및 도 2bb에 도시되는 시료(SAM)를 사용한 경우에도, 마찬가지의 방법을 실시할 수 있다.
스텝 S2에서는, 시료(SAM)의 설치가 행해진다. 먼저, 시료(SAM)가 탑재된 시료대(8)를 시료 제작 장치로부터 하전 입자선 장치(1)에 반송한다. 이어서, 시료(SAM)의 상면(TS)이 전자총(3)과 대향하도록, 시료(SAM)가 탑재된 시료대(8)를 스테이지(9) 상에 설치한다. 이에 의해, 관찰면(30)을 포함하는 상면(TS)이, Z 방향에 대하여 수직으로 배치된다.
스텝 S3에서는, 애플리케이션의 기동이 행해진다. 애플리케이션은, 조작 기기(21)를 사용하여, 유저가 표시 기기(20) 상에서 조작을 행함으로써 기동된다. 이 애플리케이션이 기동되면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 표시 기기(20)에 조작 화면(40a)이 표시된다. 조작 화면(40a)은 주로, 유저가 종합 제어부(C0)에 대하여 지시를 입력하기 위해서, 및 유저가 종합 제어부(C0)로부터 각 정보를 얻기 위해서 사용된다.
조작 화면(40a)에 있어서, 유저는, 광역 상 촬영용 표시부(41), 깊이 정보 취득용 표시부(42) 및 패턴 해석용 표시부(70)의 전환을 행할 수 있다.
광역 상 촬영용 표시부(41)에는, 촬영 상 표시부(43), 조건 표시부(44), 캡처용 버튼(B1), 참조용 버튼(B2), 위치 지정 툴 추가용 버튼(B3) 및 광역 상 작성 개시용 버튼(B4)이 마련되어 있다.
캡처용 버튼(B1)은, 시료(SAM)에 전자선(EB1)을 조사하여, 촬영 상을 취득할 때 사용된다. 참조용 버튼(B2)은, 과거에 촬영한 촬영 상을, 촬영 상 표시부(43)에 출력할 때 사용된다. 위치 지정 툴 추가용 버튼(B3)은, 후술하는 관찰 범위(45)를 추가할 때 사용된다. 광역 상 작성 개시용 버튼(B4)은, 후술하는 스텝 S6에서 광역 상을 작성하기 위해서 연속 촬영을 행할 때 사용된다.
조건 표시부(44)에는, 시점 좌표, 종점 좌표, 배율 및 촬영 매수 등의 촬영 조건이 표시되어 있다. 또한, 조건 표시부(44)에는, 촬영 조건의 결정을 행하기 위한 버튼(B5)과, 촬영 조건의 더한층의 상세를 설정하기 위한 버튼(B6)이 마련되어 있다.
스텝 S4에서는, 얼라인먼트, 및 제1 방향(Z 방향)에서 본 촬영 상인 전체 상의 취득이 행해진다. 먼저, 유저는, 시료(SAM)에 대한 전자선(EB1)의 포커싱, 및 배율의 변경 등을 포함하는 얼라인먼트를 행한다. 이어서, 유저가 캡처용 버튼(B1)을 클릭함으로써, 시료(SAM)에 대하여 제1 방향(Z 방향)로부터 전자선(EB1)이 조사되어, 관찰면(30)을 포함하는 전체 상이 취득된다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 취득된 제1 방향(Z 방향)에서 본 전체 상은, 종합 제어부(C0)로부터 촬영 상 표시부(43)에 출력된다. 이에 의해, 유저는, 시료(SAM)의 개요를 파악할 수 있다.
스텝 S5에서는, 촬영 조건의 설정이 행해진다. 먼저, 도 5에 도시하는 바와 같이, 유저는, 촬영 상 표시부(43)에 있어서, 예를 들어 조작 기기(21)인 마우스를 드래그함으로써, 관찰면(30)을 포함하는 전체 상에 관찰 범위(45)가 지정된다. 종합 제어부(C0)는, 지정된 관찰 범위(45)를 시료(SAM)의 위치 좌표로 변환하여, 조건 표시부(44)에 시점 좌표 및 종점 좌표를 출력한다.
여기서, 유저가 위치 지정 툴 추가용 버튼(B3)을 클릭함으로써, 또한 관찰 범위(45)를 추가 지정할 수도 있다. 예를 들어, 최초로 선택한 관찰 범위(45)에 대하여 Y 방향으로 어긋나게 된, 다른 관찰 범위(45)를 추가할 수 있다.
이어서, 유저는, 조건 표시부(44)에 배율 및 촬영 매수 등의 촬영 조건을 입력하고, 광역 상 작성 개시용 버튼(B4)을 클릭한다. 종합 제어부(C0)는, 입력된 촬영 조건을 접수하고, 제1 방향(Z 방향)에서 본 시료(SAM)의 복수의 촬영 상을 작성하기 위한 연속 촬영을 개시한다.
스텝 S6에서는, 유저가 B4 버튼을 클릭함으로써, 제1 방향(Z 방향)에서 본 시료(SAM)의 촬영 상인 광역 상의 취득이 행해진다. 먼저, 제1 방향(Z 방향)에 있어서, 스테이지(9)에 설치된 시료(SAM)의 상면(TS)(관찰면(30))에 대하여, 전자선(EB1)이 조사된다.
이어서, 검출기(11)에 있어서, 시료(SAM)로부터 방출되는 2차 전자(EB2)가 신호로서 검출된다. 이어서, 종합 제어부(C0)의 화상 취득부(C4)에서, 검출된 상기 신호에 기초하여, 제1 방향(Z 방향)에서 본 촬영 상이 취득된다. 이러한 작업을, 관찰 범위(45) 내의 관찰 대상에 대하여 차례로 행함으로써, 복수의 촬영 상이 취득된다.
이어서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 종합 제어부(C0)의 화상 결합부(C5)에 의해, 스텝 S5에서 취득된 복수의 촬영 상이 서로 연결지어져, 제1 방향(Z 방향)에서 본 광역 상이 작성된다. 작성된 광역 상은, 촬영 상 표시부(43)에 출력된다.
즉, 종합 제어부(C0)에서, 검출기(11)에 있어서 검출된 상기 신호에 기초하여, 복수의 촬영 상 및 광역 상의 취득이 행해진다.
또한, 종합 제어부(C0)는, 촬영 상의 좌표와 스테이지(9)의 좌표의 대응짓기가 가능하다. 그 때문에, 유저는, 목적으로 하는 관찰 위치의 좌표 정보 등을 확인할 수 있다. 또한, 이들 좌표는, 종합 제어부(C0)의 기억부(C7)에 보존된다.
또한, 스텝 S6에서는, 광역 상을 작성하는 것을 전제로 하고 있지만, 시료에 따라서는 광역 상을 작성할 필요가 없고, 1군데 또는 몇군데의 촬영만으로 충분한 경우도 있다. 이 경우, 조건 표시부(44)에는, 시점 좌표만이 표시되고, 종점 좌표는 표시되지 않는다. 이후의 광역 상 작성에 관한 설명은, 1군데 또는 몇군데의 촬영일 경우도 포함한다.
스텝 S7에서는, 기준 좌표의 지정이 행해진다. 먼저, 도 6에 도시하는 바와 같이, 촬영 상 표시부(43)에서, 유저가, 관찰면(30)에 있어서 노출되어 있는 다층 구조(31)의 제1 군데를 클릭한다. 제1 군데는, 예를 들어 다층 구조(31)의 1층째이다. 이에 의해, 종합 제어부(C0)는, 광역 상에 있어서, 상기 제1 군데를, 제1 방향(Z 방향)에서 본 기준 좌표(x1, y1)(46a)로서 지정한다. 지정된 기준 좌표(x1, y1)(46a)는, 기억부(C7)에 보존된다.
또한, 본원에서의 다층 구조(31)의 1층째는, 시료(SAM)의 상면(TS)에 가장 가까운 층이며, 다층 구조(31)의 최상층에 상당한다. 이후의 설명에서, 「다층 구조(31)의 1층째」라고 표현한 경우도 마찬가지이다.
또한, 도 6과 같이, 다층 구조를 명확하게 확인할 수 있는 시료라면, 예를 들어 다층 구조의 1층째와 같이, 시점으로서 적합한 층을 기준 좌표로 지정하는 것이 용이하다. 그러나, 시료에 따라서는, 다층 구조를 명확하게 확인할 수 없는 경우도 상정된다. 그 경우, 예를 들어 특정 패턴의 위치, 또는 기타 형상을 갖는 구조체의 위치를, 기준 좌표(x1, y1)(46a)로서 지정할 수도 있다.
스텝 S8에서는, 시료(SAM)의 경사가 행해진다. 종합 제어부(C0)의 스테이지 제어부(C2)로부터 스테이지 제어 장치(10)에 제어 신호를 전달하여, 스테이지 제어 장치(10)의 T축 구동 기구를 구동시킨다. 즉, 시료(SAM)의 할단면이 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 있어서 전자총(3)과 대향하도록, 스테이지 제어 장치(10)를 제어하여, 시료(SAM)가 설치되어 있는 스테이지(9)를 경사지게 한다. 이에 의해, 유저는, 제2 방향(Y 방향)에서 시료(SAM)의 할단면을 관찰할 수 있다. 여기에서는, 스테이지(9)는 90도 경사지고, 제1 방향(Z 방향)은, 제2 방향(Y 방향)과 직교하고 있다.
또한, 여기에서는, 제1 방향을 Z 방향으로 하고, 제2 방향을 Y 방향으로 해서 설명하고 있지만, 제1 방향 및 제2 방향은, Z 방향 및 Y 방향에 한정되지 않고, 서로 교차하는 방향이면 된다.
또한, 하전 입자선 장치(1)의 성능 상, 스테이지 제어 장치(10)의 T축 구동 기구의 구동 범위가, 90도에 미치지 못하는 경우도 있다. 그 경우, 유저는, 시료(SAM)가 탑재된 시료대(8)를 시료실(7)로부터 취출하여, 시료대(8)로부터 시료(SAM)를 분리하고, 시료(SAM)를 90도 경사지게 한 상태에서, 다시 시료(SAM)를 시료대(8)에 탑재시켜, 시료(SAM)가 탑재된 시료대(8)를 시료실(7)에 복귀시킨다.
스텝 S9에서는, 스텝 S4와 마찬가지의 방법에 의해, 얼라인먼트, 및 제2 방향(Y 방향)에서 본 시료(SAM)의 촬영 상인 단면 상의 취득이 행해진다. 취득된 단면 상은, 종합 제어부(C0)로부터 촬영 상 표시부(43)에 출력된다.
스텝 S10에서는, 기준 좌표의 링크가 행해진다. 먼저, 유저는, 조작 화면(40a)에 있어서, 광역 상 촬영용 표시부(41)로부터 깊이 정보 취득용 표시부(42)로의 전환을 행한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 깊이 정보 취득용 표시부(42)에는, 광역 상 촬영용 표시부(41)와 마찬가지로, 촬영 상 표시부(43), 캡처용 버튼(B1), 참조용 버튼(B2) 및 위치 지정 툴 추가용 버튼(B3)이 마련되어 있다. 또한, 깊이 정보 취득용 표시부(42)에는, 이동 조건 표시부(47) 및 층 정보 표시부(48)가 마련되어 있다.
이동 조건 표시부(47)에는, 기준 위치로의 이동을 행하기 위한 버튼(B7)과, 제1 방향과 링크시키기 위한 버튼(B8)과, X 좌표로 이동하기 위한 버튼(B9)이 마련되어 있다. 또한, 층 정보 표시부(48)에는, 층수, 1층의 두께, 및 1층째가 시작되는 깊이 등의 층 정보를 표시시킬 수 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 촬영 상 표시부(43)에는, 스텝 S9에서 취득된 제2 방향(Y 방향)에서 본 시료(SAM)의 단면 상이 표시되어 있다. 유저가 버튼(B7)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)의 스테이지 제어부(C2)는, 기준 좌표(x1, y1)(46a)의 X 좌표(x1)에 스테이지(9)가 위치하도록, 스테이지 제어 장치(10)를 이동시킨다. 촬영 상 표시부(43)에는, 이동 후의 스테이지(9)의 X 좌표 위치(49)가 표시된다.
이어서, 유저가, 촬영 상 표시부(43)에 있어서, X 좌표 위치(49)와 겹치는 위치의 다층 구조(31)에 대하여, 클릭 조작을 행함으로써, 제2 방향(Y 방향)에 있어서 기준이 되는 Z 좌표(z1)가 지정된다. 즉, 유저가, 단면 상에 있어서, 관찰면(30)에 있어서 노출되고, 또한, 기준 좌표(x1, y1)(46a)의 좌표 x1에 대응하는 다층 구조(31)의 제2 군데에 대하여, 클릭 조작을 행함으로써, 제2 방향(Y 방향)에 있어서 기준이 되는 Z 좌표(z1)가 지정된다.
이어서, 유저가 버튼(B8)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)는, 단면 상에 있어서, 상기 제2 군데를 기준 좌표(x1, z1)(46b)로서 지정하고, 기준 좌표(x1, y1)(46a) 및 기준 좌표(x1, z1)(46b)를 대응시킨다. 또한, 기준 좌표(x1, z1)(46b)와, 기준 좌표(x1, y1)(46a) 및 기준 좌표(x1, z1)(46b)의 대응 관계는, 기억부(C7)에 보존된다.
스텝 S11에서는, 관찰 좌표(x2, y2)(46c)의 지정, 및 스테이지(9)의 이동이 행해진다. 먼저, 유저가, 예를 들어 참조용 버튼(B2)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)는, 스텝 S6에서 취득된 제1 방향(Z 방향)에서 본 광역 상(도 6)을, 촬영 상 표시부(43)에 표시시킨다.
이어서, 촬영 상 표시부(43)에서, 유저가, 관찰면(30)에 있어서 노출되어 있는 다층 구조(31)의 제3 군데를 클릭한다. 제3 군데는, 상술한 제1 군데와 다른 개소이며, 예를 들어 다층 구조(31)의 1층째와 다른 층이다. 이에 의해, 종합 제어부(C0)는, 광역 상에 있어서, 상기 제3 군데를, 제1 방향(Z 방향)에서 본 관찰 좌표(x2, y2)(46c)로서 지정한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 종합 제어부(C0)는, 지정된 관찰 좌표(x2, y2)(46c)의 X 좌표(x2)를 이동 조건 표시부(47)에 표시시킨다. 이어서, 유저가 이동용 버튼(B9)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)의 스테이지 제어부(C2)는, 관찰 좌표(x2, y2)(46c)의 X 좌표(x2)에 스테이지(9)가 위치하도록, 스테이지 제어 장치(10)를 이동시킨다.
도 9는, 도 8에서 스테이지(9)가 이동한 후의 조작 화면(40a)을 도시하고 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 촬영 상 표시부(43)에는, 이동 후의 스테이지(9)의 X 좌표 위치(49)가 표시된다.
이어서, 유저가, 촬영 상 표시부(43)에서, X 좌표 위치(49)와 겹치는 위치의 다층 구조(31)에 대하여, 클릭 조작을 행함으로써, Z 좌표(z2)가 지정된다. 즉, 유저가, 단면 상에 있어서, 관찰면(30)에 있어서 노출되고, 또한, 관찰 좌표(x2, y2)(46c)의 좌표 x2에 대응하는 다층 구조(31)의 제4 군데에 대하여, 클릭 조작을 행함으로써, Z 좌표(z2)가 지정된다.
종합 제어부(C0)는, 단면 상에 있어서, 상기 제4 군데를, 관찰 좌표(x2, z2)(46d)로서 지정한다. 또한, 관찰 좌표(x2, y2)(46c)와, 관찰 좌표(x2, y2)(46c) 및 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 대응 관계는, 기억부(C7)에 보존된다.
이어서, 유저가 버튼(B9)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)는, 지정된 관찰 좌표(x2, z2)(46d)를 향해서 스테이지(9)를 이동시킨다.
스텝 S12에서는, 얼라인먼트가 행해진다. 유저는, 목적으로 하는 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 상세한 관찰을 행하기 위해서, 시료(SAM)에 대한 전자선(EB1)의 포커싱, 및 배율의 변경 등을 행한다.
스텝 S13에서는, 제2 방향(Y 방향)에서 본 촬영 상의 취득이 행해진다. 스텝 S12 후, 유저가 캡처용 버튼(B1)을 클릭함으로써 촬영이 행해져서, 제2 방향(Y 방향)에서 본 촬영 상이 취득된다. 취득된 촬영 상은, 기억부(C7)에 보존된다.
또한, 스텝 S12 및 스텝 S13은, 다층 구조(31)의 깊이 정보를 취득한다는 관점에서는 필수는 아니며, 생략되어도 된다.
스텝 S14에서는, 다층 구조(31)의 깊이 정보의 취득이 행해진다. 유저가 깊이 정보 취득용 버튼(B10)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)의 연산부(C3)는, 기준 좌표(x1, z1)(46b)로부터의 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 깊이(Z 방향에서의 거리)를 연산한다.
유저는, 다층 구조(31)의 층수, 다층 구조(31)의 1층의 두께 또는 각 층의 두께, 및 다층 구조(31)의 1층째가 시작되는 깊이 등을 포함하는 시료(SAM)의 정보를, 층 정보 표시부(48)에 입력한다.
또한, 입력된 정보와, 기준 좌표(x1, z1)(46b)로부터의 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 깊이의 연산 결과를 대조함으로써, 종합 제어부(C0)의 연산부(C3)는, 기준 좌표(x1, z1)(46b)로부터의 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 층수를 연산한다.
여기서, 기준 좌표(x1, z1)(46b)가 다층 구조(31)의 1층째에 위치하고 있을 경우, 종합 제어부(C0)의 연산부(C3)는, 시료(SAM)의 상면(TS)으로부터의 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 깊이 및 층수를 연산한다. 즉, 관찰 좌표(x2, z2)(46d)가 다층 구조(31)의 몇 층째에 위치하고 있는지가 연산된다.
이와 같이 하여, 광역 상 및 단면 상을 사용하여, 다층 구조(31)의 깊이 정보가 취득된다. 즉, 다층 구조(31)의 깊이 정보는, 기준 좌표(x1, z1)(46b)로부터의 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 깊이 및 층수와, 시료(SAM)의 상면(TS)으로부터의 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 깊이 및 층수를 포함한다. 또한, 이들 정보는, 기억부(C7)에 보존된다.
그 후, 스텝 S15에서는, 다른 관찰 좌표의 관찰을 행할지 여부가 판정된다. 다른 관찰 좌표의 관찰을 행하지 않는 경우("아니오"), 다음 스텝은 스텝 S16이 된다. 다른 관찰 좌표의 관찰을 행하는 경우("예"), 스텝 S11 내지 스텝 S14가 반복된다. 종합 제어부(C0)는, 목적으로 하는 관찰 좌표 모두에 있어서의 깊이 정보에 대하여, 나노미터 오더로 부여할 수 있다.
또한, 스텝 S1 내지 S15에서 취득된 각 좌표 및 다층 구조(31)의 깊이 정보 등은, 도 10과 같은 기록표로서 기록되어, 기억부(C7)에 보존된다.
이상과 같이 실시 형태 1에서 개시한 기술에 의하면, 제1 방향(Z 방향)에서 본 광역 상과, 제2 방향(Y 방향)에서 본 단면 상을 이용하고, 각각의 좌표를 링크시켜, 기준 좌표에서 관찰 좌표로 스테이지(9)를 이동시킴으로써, 다층 구조(31)의 깊이 정보를 취득할 수 있다. 그리고, 유저는, 다층 구조(31)의 깊이 정보를 나노미터 오더로 직접적으로 얻을 수 있다.
다층 구조(31)의 깊이 정보를 얻기 위한 다른 수단으로서, 예를 들어 FIB를 사용한 수단 또는 연마면의 경사각을 예측하는 수단이 존재하고 있지만, FIB를 사용한 수단에서는, 가공 영역이 좁고, 평가에 시간이 걸리고, 및 데이터의 재취득이 곤란하다는 과제가 있으며, 연마면의 경사각을 예측하는 수단에서는, 깊이 정보의 정밀도가 낮은 등의 과제가 있었다.
실시 형태 1에서의 해석 시스템은, FIB를 사용한 수단보다도, 광역이면서 또한 단시간에 행할 수 있고, 데이터의 재취득도 용이하다. 또한, 실시 형태 1에서의 해석 시스템은, 연마면의 경사각을 예측하는 수단보다도, 고정밀도의 깊이 정보를 얻을 수 있다. 즉, 실시 형태 1에서의 해석 시스템에서는, 다층 구조(31)의 깊이 정보를, 신속하면서 또한 고정밀도로 취득할 수 있다.
스텝 S16에서는, 시료(SAM)에 포함되는 복수의 패턴(32)의 해석이 행해진다. 먼저, 유저는, 조작 화면(40a)에 있어서, 깊이 정보 취득용 표시부(42)로부터 패턴 해석용 표시부(70)로의 전환을 행한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 패턴 해석용 표시부(70)에는, 촬영 상 표시부(43), 화상 판독 설정부(71), 패턴 검출용 버튼(B19) 및 패턴 해석용 버튼(B20)이 마련되어 있다. 또한, 화상 판독 설정부(71)에는, 판독용 버튼(B17) 및 참조용 버튼(B18)이 마련되어 있다.
화상 판독 설정부(71)에 있어서, 유저가, 시료(SAM)의 층수 또는 깊이를 입력하고, 판독용 버튼(B17)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)는, 스텝 S14에서 취득된 다층 구조(31)의 깊이 정보를 기초로 하여, 입력된 위치인 관찰 좌표(x3, y3, z3)(46e)에서 촬영을 행하고, 촬영된 촬영 상을 촬영 상 표시부(43)에 표시한다. 또한, 유저가 참조용 버튼(B18)을 클릭하여, 과거에 취득된 촬영 상을 선택할 수도 있다.
이어서, 유저가 패턴 검출용 버튼(B19)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)는, 화상 인식 기술을 사용해서 복수의 패턴(32)을 검출하고, 복수의 패턴(32)에 번호를 부여하여, 그것들의 번호를 촬영 상 표시부(43)에 표시한다.
이어서, 유저가 패턴 해석용 버튼(B20)을 클릭함으로써, 패턴 형상 해석부(C8)는, 화상 인식 기술을 사용하여, 관찰 좌표(x3, y3, z3)(46e)에서의 복수의 패턴(32) 각각의 직경을 자동으로 계측한다. 그리고, 패턴 형상 해석부(C8)는, 복수의 패턴(32) 각각에 대해서, 장축 직경, 단축 직경, 평균 직경 및 진원도 등의 패턴 형상 정보를 취득한다. 이들 패턴 형상 정보는, 기억부(C7)에 보존된다.
또한, 여기에서 설명하는 관찰 좌표(x3, y3, z3)(46e)는, 관찰하고 있는 촬영 상의 중심 위치의 좌표를 나타내고 있다. 따라서, 연산되는 층수도, 관찰하고 있는 촬영 상의 중심 위치에서의 층수를 나타내고 있다.
종합 제어부(C0)는, 취득된 패턴 형상 정보를 기록표로서 기록하고, 도 12에 도시하는 바와 같이, 관찰한 촬영 상과 함께 기록표를 출력할 수 있다. 또한, 이러한 패턴 형상 정보는, 다른 정보와의 관련지음이 행해져서, 도 10의 기록표에 기록된다.
이상과 같이, 실시 형태 1에서의 해석 시스템에 의하면, 다층 구조(31)의 깊이 정보를 취득할 수 있을 뿐만 아니라, 시료(SAM)에 포함되는 복수의 패턴(32)의 패턴 형상 정보도 취득할 수 있다.
(실시 형태 2)
이하에 도 13을 사용하여, 실시 형태 2에서의 해석 시스템을 설명한다. 또한, 이하에서는, 주로 실시 형태 1과의 상위점에 대해서 설명한다.
실시 형태 2에서는, 실시 형태 1과 비교하여, 시료(SAM)의 할단면을 형성하는 타이밍이 달라, 제1 방향(Z 방향)으로부터의 광역 상의 취득, 기준 좌표(x1, y1)(46a)의 지정 및 관찰 좌표(x2, y2)(46c)의 지정이 행해진 후에, 시료(SAM)의 할단면이 형성된다.
이하에, 도 13의 흐름도에 나타내지는 각 스텝 S21 내지 S40을 사용하여, 실시 형태 2에서의 해석 시스템에 대해서 설명한다.
스텝 S21에서는, 스텝 S1과 마찬가지의 방법에 의해, 시료(SAM)의 관찰면(30)의 형성이 행해진다. 이때, 시료(SAM)는 도 2aa 또는 도 2ab의 상태이며, 할단면은 형성되어 있지 않다. 이 상태에서, 시료(SAM)를 시료대(8)에 탑재한다.
스텝 S22 내지 S27에서는, 스텝 S2 내지 S7과 마찬가지의 작업이 행해진다. 종합 제어부(C0)에 의해, 제1 방향(Z 방향)에서 본 시료(SAM)의 광역 상이 취득되고, 광역 상에 있어서 기준 좌표(x1, y1)(46a)의 지정이 행해진다.
스텝 S28에서는, 기준 좌표(x1, z1)(46b)의 지정보다도 먼저, 관찰 좌표(x2, y2)(46c)의 지정이 행해진다. 즉, 도 6에 도시되는 기준 좌표(x1, y1)(46a)의 지정에 이어서, 도 8에 도시되는 관찰 좌표(x2, y2)(46c)의 지정이 행해진다.
스텝 S29에서는, 시료(SAM)의 취출이 행해진다. 먼저, 시료(SAM)를 시료실(7)로부터 취출하고, 이어서, 시료대(8)로부터 시료(SAM)를 분리한다. 그 후, 시료(SAM)를 예를 들어 FIB 또는 이온 밀링 장치와 같은 시료 제작 장치에 반송한다.
스텝 S30에서는, 할단면의 형성이 행해진다. 시료 제작 장치에 의해, 관찰면(30)에 있어서 시료(SAM)를 할단함으로써, 도 2ba 또는 도 2bb에 도시되는 시료(SAM)가 제작된다.
이후에는, 도 2aa 및 도 2ba에 도시되는 시료(SAM)를 사용한 경우에 대해서 설명을 행하는데, 도 2ab 및 도 2bb에 도시되는 시료(SAM)를 사용한 경우에도, 마찬가지의 방법을 실시할 수 있다.
스텝 S31에서는, 할단면이 전자선(EB)에 조사되도록, 시료(SAM)가 시료대(8)에 탑재된다. 먼저, 할단된 시료(SAM)를 시료대(8)에 탑재한다. 이어서, 시료대(8)를 하전 입자선 장치(1)에 반송하여, 시료대(8)를 스테이지(9) 상에 설치한다. 이때, 전자총(3)과 대향하도록, 시료(SAM)의 할단면은, Z 방향에 대하여 수직으로 배치되어 있다.
스텝 S32에서는, 스텝 S3 등과 마찬가지의 방법에 의해, 애플리케이션의 기동이 행해진다.
스텝 S33에서는, 스텝 S9와 마찬가지의 방법에 의해, 얼라인먼트, 및 제2 방향(Y 방향)에서 본 시료(SAM)의 촬영 상인 단면 상의 취득이 행해진다.
스텝 S34 내지 S38에서는, 스텝 S10 내지 S14와 마찬가지의 작업이 행해진다. 즉, 종합 제어부(C0)는, 단면 상에 있어서, 기준 좌표(x1, y1)(46a)의 좌표 x1에 대응하는 다층 구조(31)의 제2 군데를, 제2 방향(Y 방향)에서 본 기준 좌표(x1, z1)(46b)로서 지정한다. 또한, 종합 제어부(C0)는, 단면 상에 있어서, 관찰 좌표(x2, y2)(46c)의 좌표 x2에 대응하는 다층 구조(31)의 제4 군데를, 제2 방향(Y 방향)에서 본 관찰 좌표(x2, z2)(46d)로서 지정한다.
그 후, 종합 제어부(C0)의 연산부(C3)는, 기준 좌표(x1, z1)(46b)로부터의 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 깊이 및 층수를 연산하고, 시료(SAM)의 상면(TS)으로부터의 관찰 좌표(x2, z2)(46d)의 깊이 및 층수를 연산한다.
스텝 S39에서는, 스텝 S15와 마찬가지로, 모든 관찰 좌표의 관찰이 완료될 때까지 스텝 S34 내지 S38이 반복된다.
이와 같이, 실시 형태 2에서도, 다층 구조(31)의 깊이 정보를, 신속하면서 또한 고정밀도로 취득할 수 있다.
또한, 실시 형태 1과 같이, 최초로 시료(SAM)를 할단하면, 그 할단면이 다층 구조(31)의 패턴을 명확하게 관찰할 수 있는 면인지 여부를 알 수 없다. 이에 반해, 실시 형태 2에서는, 나중에 시료(SAM)를 할단하므로, 다층 구조(31)의 패턴을 명확하게 관찰할 수 있는 면을 작성하기 쉽다.
한편, 실시 형태 2에서는, 시료(SAM)의 할단 전에 지정되는 기준 좌표(x1, y1)(46a)의 위치에 맞춰서 시료(SAM)를 할단할 필요가 있다. 그러나, 그 정밀도는 시료 제작 장치의 성능에 의존하므로, 할단 위치가, 기준 좌표(x1, y1)(46a)의 위치로부터 약간 어긋날 우려가 있다. 이러한 관점에서는, 실시 형태 1이, 실시 형태 2보다도 적합하다.
스텝 S40에서는, 스텝 S16과 마찬가지로, 복수의 패턴(32)의 해석이 행해져서, 복수의 패턴(32)의 패턴 형상 정보가 취득된다.
(실시 형태 3)
이하에 도 14 내지 도 18을 사용하여, 실시 형태 3에서의 해석 시스템을 설명한다. 또한, 이하에서는, 주로 실시 형태 1과의 상위점에 대해서 설명한다.
실시 형태 3에서는, 시료(SAM)에 할단면이 형성되지 않고, 제1 방향(Z 방향)에서의 전자선(EB1)의 포커싱에 의해, 대물 렌즈(6)와 초점 위치의 사이의 거리인 워킹 디스턴스(이후, WD라고 칭함)가 취득되어, WD를 기초로 해서 다층 구조(31)의 깊이 정보가 취득된다.
이하에, 도 14의 흐름도에 나타내지는 각 스텝 S41 내지 S56과, 도 15 내지 도 18을 대비시키면서, 실시 형태 3에서의 해석 시스템에 대해서 설명한다.
스텝 S41에서는, 스텝 S1과 마찬가지의 방법에 의해, 시료(SAM)의 관찰면(30)의 형성이 행해진다. 이때, 시료(SAM)는 도 2aa 또는 도 2ab의 상태이며, 할단면은 형성되어 있지 않다.
스텝 S42 내지 S44에서는, 스텝 S2 내지 S4와 마찬가지의 작업이 행해진다. 먼저, 시료(SAM)의 상면(TS)이 전자총(3)과 대향하도록, 시료(SAM)가 탑재된 시료대(8)가 스테이지(9) 상에 설치된다. 이어서, 애플리케이션의 기동이 행해진다. 이어서, 얼라인먼트, 및 제1 방향(Z 방향)에서 본 촬영 상인 전체 상의 취득이 행해진다.
애플리케이션이 기동되면, 도 15에 도시하는 바와 같이, 표시 기기(20)에 조작 화면(40b)이 표시된다. 조작 화면(40b)은 주로, 유저가 종합 제어부(C0)에 대하여 지시를 입력하기 위해서, 및 유저가 종합 제어부(C0)로부터 각 정보를 얻기 위해서 사용된다.
조작 화면(40b)에 있어서, 유저는, WD 취득 설정용 표시부(51), WD 프로파일용 표시부(52), 관찰용 표시부(53) 및 패턴 해석용 표시부(70)의 전환을 행할 수 있다.
WD 취득 설정용 표시부(51)에는, 촬영 상 표시부(54), WD 취득 설정부(55), 모드 선택부(56), 캡처용 버튼(B1), 참조용 버튼(B2), 위치 지정 툴 추가용 버튼(B3) 및 WD 데이터 취득 개시용 버튼(B12)이 마련되어 있다.
WD 취득 설정부(55)에는, 시점 좌표, 종점 좌표, 배율 및 WD 취득 횟수 등의 취득 조건이 표시되어 있다. 또한, WD 취득 설정부(55)에는, WD 취득 조건의 결정용 버튼(B11)이 마련되어 있다. 모드 선택부(56)에는, 프리스캔 모드 또는 촬영 모드를 선택하기 위한 체크 박스가 표시되어 있다.
유저가 캡처용 버튼(B1)을 클릭함으로써, 시료(SAM)의 상면(TS)에 대하여 제1 방향(Z 방향)으로부터 전자선(EB1)이 조사되어, 관찰면(30)을 포함하는 전체 상이 취득된다.
스텝 S45에서는, WD 취득 설정이 행해진다. 유저는, 촬영 상 표시부(43)에서, 예를 들어 조작 기기(21)인 마우스를 드래그함으로써, 관찰면(30)을 포함하는 전체 상에 관찰 범위(57)가 지정된다.
종합 제어부(C0)는, 지정된 관찰 범위(57)를 시료(SAM)의 위치 좌표로 변환하여, WD 취득 설정부(55)에 시점 좌표 및 종점 좌표를 출력한다. 종합 제어부(C0)는, WD 취득 횟수 또는 WD 취득 간격 등의 상세 설정을 접수하여, WD 취득 위치를 산출하고, 최종적인 관찰 범위(57)를 촬영 상 표시부(43)에 표시한다.
여기서, 유저가 위치 지정 툴 추가용 버튼(B3)을 클릭함으로써, 또한 관찰 범위(57)를 추가 지정할 수도 있다. 예를 들어, 최초로 선택한 관찰 범위(57)에 대하여 Y 방향으로 어긋나게 된, 다른 관찰 범위(57)를 추가할 수 있다. 이 경우, 후술하는 WD 프로파일이 복수 작성되므로, 이들을 서로 대조시킴으로써, 보다 정확한 다층 구조(31)의 깊이 정보를 취득할 수 있다.
또한, 유저는, 모드 선택부(56)에서, 프리스캔 모드 또는 촬영 모드를 선택할 수 있다. 프리스캔 모드 및 촬영 모드의 양쪽에서는, 지정된 관찰 범위(57) 내에서, 시료(SAM) 중 목적 위치인 복수의 관찰 개소에 대하여, 대물 렌즈(6)를 사용해서 제1 방향(Z 방향)에서의 전자선(EB1)의 포커싱이 행해진다.
프리스캔 모드에서는, 최초의 관찰 개소에 대하여 자동으로 포커싱이 행해져서, 그 데이터가 기록부(C7)에 보존되고, 스테이지(9)를 다음 관찰 개소로 이동시켜서, 다음 관찰 개소에 대하여 자동으로 포커싱이 행해진다. 즉, 프리스캔 모드는, 촬영 상의 취득을 행하지 않고, 포커싱을 반복함으로써, WD의 값을 보존해 나가는 모드이다. 이 경우, 촬영 상의 취득은, WD 프로파일의 작성 후에 행해진다.
촬영 모드에서는, 최초의 관찰 개소에 대하여 자동으로 포커싱 및 촬영 상의 취득이 행해지고, 그 데이터가 기록부(C7)에 보존된다. 그 후, 스테이지(9)를 다음 관찰 개소로 이동시켜서, 다음 관찰 개소에 대하여 자동으로 포커싱 및 촬영 상의 취득이 행해진다. 즉, 촬영 모드는, 포커싱과 함께, 제1 방향(Z 방향)에서 본 촬영 상을 취득함으로써, WD의 값을 보존해 나가는 모드이다.
유저가 WD 데이터 취득 개시용 버튼(B12)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)는, 프리스캔 모드 또는 촬영 모드에 의해, 관찰 범위(57) 내에서의 WD의 값의 취득을 개시한다.
스텝 S46에서는, 종합 제어부(C0)의 스테이지 제어부(C2)에 의해, 관찰 범위(57)의 시점 좌표로 스테이지 제어 장치(10) 및 스테이지(9)의 이동이 행해진다.
스텝 S47에서는, 종합 제어부(C0)의 주사 신호 제어부(C1)에 의해, 시료(SAM)의 상면(TS)에 대하여 제1 방향(Z 방향)으로부터 전자선(EB1)이 조사되고, 대물 렌즈(6)를 사용하여, 관찰 범위(57)의 시점 좌표에서의 포커싱이 행해진다.
스텝 S48에서는, 모드의 판정이 행해진다. 프리스캔 모드가 선택되어 있는 경우, 이후의 스텝은 스텝 S50이 되고, 촬영 모드가 선택되어 있는 경우, 다음 스텝은 스텝 S49가 된다.
스텝 S49의 촬영 모드에서는, 포커싱과 함께, 촬영 상의 취득이 행해진다.
스텝 S50에서는, 종합 제어부(C0)의 연산부(C13)는, 포커싱이 행해진 개소에 대해서, x 좌표, y 좌표, 및 대물 렌즈(6)와 초점 위치의 사이의 거리인 WD의 정보를 취득한다. 취득된 정보는, 기억부(C7)에 보존된다.
스텝 S51에서는, 스테이지(9)를 다음 관찰 개소로 이동시켜서, 다음 관찰 개소에 대하여 자동으로 포커싱이 행해진다. 그 후, 목적으로 하는 모든 관찰 개소에서의 WD 등의 정보가 취득될 때까지, 스텝 S47 내지 S51이 반복된다.
스텝 S52 및 스텝 S53에서는, 먼저, 도 16에 도시하는 바와 같이, 유저는, 조작 화면(40b)에 있어서, WD 취득 설정용 표시부(51)로부터 WD 프로파일용 표시부(52)로의 전환을 행한다.
WD 프로파일용 표시부(52)에는, 촬영 상 표시부(54), 층 정보 표시부(58) 및 WD 프로파일 취득용 버튼(B13)이 마련되어 있다.
스텝 S52에서는, 시료(SAM)의 정보의 입력이 행해진다. 유저는, 다층 구조(31)의 층수, 다층 구조(31)의 1층의 두께 또는 각 층의 두께, 및 다층 구조(31)의 1층째가 시작되는 깊이 등을 포함하는 시료(SAM)의 정보를, 층 정보 표시부(58)에 입력한다. 종합 제어부(C0)의 연산부(C3)는, 유저에 의해 입력된 시료(SAM)의 정보와, 모든 관찰 개소에서의 WD의 정보를 관련짓는다.
스텝 S53에서는, WD 프로파일의 작성이 행해진다. 먼저, 도 17에 도시하는 바와 같이, 유저는, 조작 화면(40b)에 있어서, WD 프로파일용 표시부(52)로부터 관찰용 표시부(53)로의 전환을 행한다.
관찰용 표시부(53)에는, 촬영 상 표시부(54), 관찰 위치 선택부(59), 관찰 조건 설정부(60), WD 프로파일 취득용 버튼(B13) 및 캡처용 버튼(B14)이 마련되어 있다.
유저가 WD 프로파일 취득용 버튼(B13)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)에 의해, 시료(SAM)의 복수의 관찰 개소에서의 대물 렌즈(6)와 초점 위치의 사이의 거리(WD)를 그래프화한 WD 프로파일이 작성된다. 또한, 관찰면(30) 이외의 영역은, WD 프로파일에 있어서 평탄한 선으로 그려진다. 따라서, 유저는, 그 평탄한 선이 시료(SAM)의 상면(TS)에 대응하고 있다고 판단할 수 있다.
여기서, 종합 제어부(C0)의 연산부(C3)는, 유저에 의해 입력되어 있는 시료(SAM)의 정보(다층 구조(31)의 층수, 다층 구조(31)의 1층의 두께 또는 각 층의 두께, 및 다층 구조(31)의 1층째가 시작되는 깊이 등)와, WD 프로파일을 대조함으로써, 시료(SAM)에 포함되는 다층 구조(31)의 깊이 정보를 취득할 수 있다.
즉, WD 프로파일 상의 소정 위치가, 시료(SAM)의 상면(TS)으로부터 어느 정도의 깊이인 것인지, 및 다층 구조(31)의 몇 층째에 상당하는 것인지를 알 수 있다. 바꿔 말하면, 다층 구조(31)의 깊이 정보는, 시료(SAM)의 상면(TS)으로부터의 WD 프로파일 상의 소정 위치의 깊이 및 층수를 포함하고 있다.
또한, 시료(SAM)에 따라서는, 연마 처리에 의해 형성된 관찰면(30)이, 목표로 하는 표면 형상이 아닐 경우가 있다. 예를 들어, 관찰면(30)에 요철이 존재하고 있는 경우가 있다. 이 경우, WD 프로파일이 작성되어 있음으로써, 유저는, 관찰면(30)의 형상 성부를 신속하게 판단할 수 있다. 예를 들어, 관찰면(30)의 요철 차가 큰 경우, 유저는, 위치 지정 툴 추가용 버튼(B3)을 사용해서 추가한 다른 관찰 범위(57)를 이용할 수 있다.
스텝 S54에서는, 모드의 판정이 행해진다. 프리스캔 모드가 선택되어 있는 경우, 다음 스텝은 스텝 S55가 되고, 촬영 모드가 선택되어 있는 경우, 다음 스텝은 스텝 S56이 된다.
스텝 S55의 프리스캔 모드에서는, 시료(SAM)의 원하는 개소에서, 촬영 상의 작성을 행할 수 있다.
예를 들어, 도 17에 도시하는 바와 같이, 먼저, 유저는, 관찰 조건 설정부(60)에서, 각종 관찰 조건을 설정한다. 이어서, 유저는, 관찰 위치 선택부(59)에서, 「WD 프로파일로부터 선택」을 선택한다. 이어서, 유저는, WD 프로파일에 있어서 소정의 위치를 지정한다. 이어서, 유저가 캡처용 버튼(B14)을 클릭함으로써, 시료(SAM) 중 지정된 상기 소정의 위치에 대응하는 개소에 대하여, 제1 방향(Z 방향)으로부터 전자선(EB1)을 조사함으로써, 제1 방향(Z 방향)에서 본 시료(SAM)의 촬영 상이 취득된다.
또한, 여기에서의 촬영은 연속 촬영이며, 관찰 범위(57)에 대하여 연속 촬영을 행함으로써, 복수의 촬영 상이 취득되고, 복수의 촬영 상을 서로 연결시킴으로써 광역 상을 취득할 수 있다.
또한, 촬영 상을 취득하는 다른 방법으로서, 유저는, 관찰 위치 선택부(59)에서, 「표면으로부터의 층수」 또는 「표면으로부터의 깊이」를 선택함으로써, 그것들에 입력된 개소에 대한 촬영 상을 취득할 수도 있다.
그런데, 스텝 S49 또는 스텝 S55에서, 제1 방향(Z 방향)으로부터 관찰 또는 촬영을 행할 때, 시료(SAM)의 상면(TS)에 이물이 존재하여, 다층 구조(31)의 패턴을 정확하게 검출할 수 없는 상황이 상정된다.
이때, 도 2aa 및 도 2ba에 도시되는 시료의 경우, 상기 이물 개소의 x 좌표를 유지하고, 다른 y 좌표 위치로 이동하여, 동일한 깊이라고 생각되는 위치에서 x 좌표를 몇점 변위시키면서 촬영 상을 취득함으로써, 이물이 없는 다른 위치에서, 다층 구조(31)의 패턴을 관찰하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 2ab 및 도 2bb에 도시되는 시료는, 관찰면(30)이 Z축에 대하여 대략 대칭이므로, 어떤 깊이의 WD를 2군데 취득하는 경우가 상정된다. 이 경우, WD 프로파일 상에 있어서, 동일한 깊이의 장소를 지정함으로써, 목적으로 하는 패턴의 관찰이 가능해진다.
또한, 도 2aa 및 도 2ab 또는, 도 2ba 및 도 2bb에 도시되는 시료에 있어서, WD를 1열 뿐만 아니라, 관찰면(30)의 전체면에 대하여 취득하는 경우, 3차원의 WD 프로파일을 취득할 수 있다. 이 때문에, 촬영 상 표시부(54)에 3차원의 WD 프로파일을 표시하고, 예를 들어 유저에 의해 지정된 동일 깊이 개소에 색을 부여해서 표시함으로써, 유저가 다른 위치를 선택 가능하게 되어, 다른 패턴(32)의 촬영을 행할 수 있다.
특히, 관찰면(30)을 형성하기 위한 연마 처리에, 이온 밀링 장치 또는 FIB가 아니라, 딤플 그라인더와 같은 기계 연마 장치를 사용한 경우, 관찰면(30)에 상기 이물이 발생하기 쉽다. 그러나, 그러한 경우라도, 상술한 바와 같이, 이물이 없는 다른 위치에서 다층 구조(31)의 패턴을 관찰할 수 있다.
또한, WD 프로파일 상에 있어서, 동일한 깊이의 장소를 복수 관찰함으로써, 그러한 복수 개소에서의 패턴 형상의 차를 비교할 수도 있다.
또한, 스텝 S41 내지 S55에서 취득된 각 좌표 및 다층 구조(31)의 깊이 정보 등은, 도 18과 같은 기록표로서 기록되어, 기억부(C7)에 보존된다. 종합 제어부(C0)는, WD 프로파일 상의 소정 위치를 기초로 연산함으로써, 시료(SAM)의 상면(TS)으로부터의 소정 위치의 깊이 및 층수를 취득할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 3에서의 해석 시스템에서도, 시료(SAM)의 3차원 정보를 나노미터 오더로 취득할 수 있어, 다층 구조(31)의 깊이 정보를, 신속하면서 또한 고정밀도로 취득할 수 있다.
스텝 S56에서는, 스텝 S16과 마찬가지로, 복수의 패턴(32)의 해석이 행해진다. 먼저, 도 19에 도시하는 바와 같이, 유저는, 조작 화면(40b)에 있어서, 관찰용 표시부(53)로부터 패턴 해석용 표시부(70)로의 전환을 행한다. 패턴 해석용 표시부(70)에서 행하는 조작에 대해서는, 스텝 S16에서 설명한 방법과 마찬가지이다.
화상 판독 설정부(71)에서, 유저가, 시료(SAM)의 층수 또는 깊이를 입력하고, 판독용 버튼(B17)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)는, 스텝 S53에서 취득된 다층 구조(31)의 깊이 정보를 기초로 하여, 입력된 위치인 관찰 좌표(x3, y3, z3)(46e)에서 촬영을 행하고, 촬영된 촬영 상을 촬영 상 표시부(43)에 표시한다. 또한, 유저가 참조용 버튼(B18)을 클릭하여, 과거에 취득된 촬영 상을 선택할 수도 있다.
그 후, 실시 형태 1에서의 스텝 S16과 마찬가지의 방법에 의해, 복수의 패턴(32)의 패턴 형상 정보를 취득할 수 있다.
(실시 형태 4)
이하에 도 20 내지 도 22를 사용하여, 실시 형태 4에서의 해석 시스템을 설명한다. 또한, 이하에서는, 주로 실시 형태 3과의 상위점에 대해서 설명한다.
실시 형태 4에서는, 실시 형태 3과 다른 타 방법에 의해 취득된 시료(SAM)의 3차원 정보 데이터가 WD 프로파일에 대조되어, WD 프로파일의 보정이 행해진다. 상기 타 방법이란, 하전 입자선 장치(1)와 다른 장치에서 행해지는 방법이며, 예를 들어 표면 형상 계측 장치(101)에서 행해지는 방법이다. 이에 의해, 보다 고정밀도로 시료(SAM)의 3차원 정보를 취득할 수 있다.
도 20에 도시되는 표면 형상 계측 장치(101)는, 예를 들어 백색 간섭 현미경이며, 시료(SAM)의 상면(TS)의 3차원 정보(예를 들어 위치 좌표 x, y, z)를 취득할 수 있다. 표면 형상 계측 장치(101)는, 경통(102)과, 스테이지(109)와, 스테이지 제어 장치(110)와, 종합 제어부(C10)를 구비한다. 종합 제어부(C10)는, 표면 형상 계측 장치(101)의 내부 또는 외부에 마련된 표시 기기(20) 및 조작 기기(21)에 전기적으로 접속되어 있다.
경통(102)의 내부에는, 백색 광원(103), 제1 빔 스플리터(104), 제2 빔 스플리터(105), 대물 렌즈(106), 참조면(107) 및 카메라(108)가 구비되어 있다.
스테이지(109) 및 스테이지 제어 장치(110)는, 경통(2)의 외부에 구비되고, 대기 중에 정치되어 있다. 스테이지(109)는, 시료(SAM)를 탑재 가능하다. 스테이지 제어 장치(110)는, 스테이지(109)에 접속되어, 스테이지(109)의 위치 및 배향을 변위시킬 수 있다. 스테이지(109)의 변위에 의해, 시료(SAM)의 위치 및 배향이 변위된다. 스테이지 제어 장치(110)는, 하전 입자선 장치(1)의 스테이지 제어 장치(10)와 거의 마찬가지의 기구를 갖고 있다.
백색 광원(103)은, 백색광(WL1)을 방출한다. 제1 빔 스플리터(104) 및 제2 빔 스플리터(105)는, 방출된 백색광(WL1)을 2개로 나누어, 한쪽을 참조면(107)에 조사하고, 다른 쪽을 시료(SAM)의 표면에 조사한다. 참조면(107) 및 시료(SAM)의 양쪽으로부터 반사된 반사광(WL2)은, 측정용 카메라(108)에서 결상된다. 대물 렌즈(106)는, 스테이지(109)에 설치된 시료(SAM)에 초점이 맞도록 백색광(WL1)을 집속시킨다.
종합 제어부(C10)는, 광학계 제어부(C11), 스테이지 제어부(C12), 연산부(C13)를 가지며, 이들을 통괄한다. 그 때문에, 본원에서는, 주사 신호 제어부(C11), 스테이지 제어부(C12) 및 연산부(C13)에 의해 행해지는 제어를, 종합 제어부(C10)가 행한다고 설명하는 경우도 있다. 또한, 주사 신호 제어부(C11), 스테이지 제어부(C12) 및 연산부(C13)를 갖는 종합 제어부(C10)를 하나의 제어 유닛으로 간주하여, 종합 제어부(C10)를 단순히 「제어부」라고 칭하는 경우도 있다.
광학계 제어부(C11)는, 백색 광원(103), 제1 빔 스플리터(104), 제2 빔 스플리터(105), 대물 렌즈(106) 및 참조면(107)에 전기적으로 접속되어, 이들의 동작을 제어한다.
스테이지 제어부(C12)는, 스테이지 제어 장치(110)에 전기적으로 접속되어, 스테이지 제어 장치(110)가 갖는 각 구동 기구의 동작을 제어한다.
연산부(C13)는, 표면 정보 취득부(C14), 지시 입력부(C15) 및 기억부(C16)를 포함한다.
표면 정보 취득부(C14)는, 카메라(108)에 전기적으로 접속되어, 카메라(108)가 검출한 반사광(WL2)을 신호로서 3차원 정보 데이터로 변환한다. 즉, 상기 3차원 정보 데이터는, 시료(SAM)에 백색광(WL1)이 조사되었을 때, 시료(SAM)에서 반사한 반사광(WL2)을 기초로 해서 작성된 데이터이다. 상기 3차원 정보 데이터는, 표시 기기(20)에 출력되어, 유저는, 상기 3차원 정보 데이터를 표시 기기(20) 상에서 확인할 수 있다.
지시 입력부(C15)는, 유저가 조작 기기(21)를 사용해서 표시 기기(20) 상에서 입력한 정보를 수취한다. 기억부(C16)는, 스테이지(9)의 좌표 및 취득된 시료(SAM)의 3차원 정보 데이터 등의 정보를 보존 가능하다. 또한, 각 정보는, 서로 관련지어져 있다.
이하에, 도 21의 흐름도에 나타내지는 각 스텝 S61 내지 S80과, 도 22를 대비시키면서, 실시 형태 4에서의 해석 시스템에 대해서 설명한다.
스텝 S61에서는, 스텝 S41과 마찬가지의 방법에 의해, 시료(SAM)의 관찰면(30)의 형성이 행해진다.
스텝 S62에서는, 시료(SAM)의 표면 형상의 계측이 행해진다. 유저는, 표면 형상 계측 장치(101)의 스테이지(109)에 시료(SAM)를 설치하고, 표면 형상 계측 장치(101)의 전원을 켠다.
종합 제어부(C10)는, 유저로부터의 표면 형상의 계측 지시를 접수하여, 시료(SAM)의 표면 형상의 계측을 개시한다. 계측된 시료(SAM)의 표면 형상은, 3차원 정보 데이터로서 기억부(C16)에 보존된다. 이에 의해, 시료(SAM)를 하전 입자선 장치(1)에 삽입하기 전에, 시료(SAM)의 상태에 대해서 판단하는 것도 가능하다.
또한, 표면 형상 계측 장치(101)는, 네트워크 등을 통해서 하전 입자선 장치(1)에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 취득된 3차원 정보 데이터는, 하전 입자선 장치(1)에서 취득된 WD 및 WD 프로파일과 링크할 수 있다.
스텝 S63 내지 스텝 S72에서는, 스텝 S42 내지 S51과 마찬가지의 작업이 행해진다. 시료(SAM)는, 표면 형상 계측 장치(101)로부터 하전 입자선 장치(1)에 반송되어, 종합 제어부(C0)에 의해, 애플리케이션을 통해서 WD의 정보가 취득된다.
스텝 S73에서는, 하전 입자선 장치(1)에 있어서, 타 방법의 데이터(3차원 정보 데이터)의 판독이 행해지고, 스텝 S74에서는, 피팅 조건의 설정이 행해진다.
도 22에 도시하는 바와 같이, 조작 화면(40b)의 WD 프로파일용 표시부(52)에는, 정밀도 선택부(61)가 마련되어 있다. 그리고, 정밀도 선택부(61)에는, 다층 구조(31)의 깊이 정보를 취득하기 위한 정밀도를 선택하는 방법으로서, 타 방법과의 피팅을 선택할 수 있는 체크 박스가 마련되어 있다. 또한, 정밀도 선택부(61)에는, 타 방법의 데이터 판독용 버튼(B15) 및 피팅 개시용 버튼(B16)도 마련되어 있다.
정밀도 선택부(61)에 있어서, 유저가 타 방법과의 피팅을 선택함(「있음」을 선택함)으로써, 종합 제어부(C0)는 그 선택을 접수한다. 이어서, 유저가 타 방법의 데이터 판독용 버튼(B15)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)는, 타 방법의 데이터(3차원 정보 데이터)를 판독한다.
스텝 S75에서는, 3차원 정보 데이터와 WD의 정보의 피팅이 행해진다. 유저가 피팅 개시용 버튼(B16)을 클릭함으로써, 종합 제어부(C0)는, 판독한 3차원 정보 데이터와 WD의 정보의 피팅이 행해진다. 또한, 피팅 방법으로서는, 예를 들어 커브 피팅 또는 3점 얼라인먼트 등을 들 수 있다.
즉, 시료(SAM)의 복수의 관찰 개소에서의 WD는, 표면 형상 계측 장치(101)에서 취득된 3차원 정보 데이터와 대조된다. 그리고, 대조 결과, WD의 보정이 행해진다.
여기서, 표면 형상 계측 장치(101)(백색 간섭 현미경)의 분해능은 옹스트롬(Å) 오더이므로, 표면 형상 계측 장치(101)는, 나노 오더인 다층 구조(31)에 대하여 충분한 분석 정밀도를 갖고 있다. 또한, 시료(SAM)의 복수의 관찰 개소에서의 WD가, 단편적인 정보의 연결인 것에 반해, 표면 형상 계측 장치(101)에 의한 3차원 정보 데이터는, 연속적인 정보이다. 따라서, WD를, 더 정밀도가 높은 3차원 정보 데이터에 맞추도록 보정함으로써, 더 정밀도가 높은 WD 프로파일을 취득할 수 있다.
스텝 S76 내지 스텝 S80에서는, 스텝 S52 내지 S56과 마찬가지의 작업이 행해진다. 즉, 시료(SAM)의 정보의 입력, WD 프로파일의 작성, 및 프리스캔 모드에서의 촬영 상의 취득이 행해진다.
또한, 실시 형태 4에서의 WD 프로파일은, 보정된 WD를 그래프화함으로써 작성된다.
이상과 같이, 실시 형태 4에서의 해석 시스템에서는, 실시 형태 3과 비교하여, 다층 구조(31)의 깊이 정보를 보다 고정밀도로 취득할 수 있다.
이상, 상기 실시 형태에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
1: 하전 입자선 장치
2: 경통
3: 전자총 4: 콘덴서 렌즈
5: 편향 코일 6: 대물 렌즈
7: 시료실 8: 시료대
9: 스테이지 10: 스테이지 제어 장치
11: 검출기 20: 표시 기기
21: 조작 기기 30: 관찰면(연마면)
31: 다층 구조 32: 패턴
40a, 40b: 조작 화면 41: 광역 상 촬영용 표시부
42: 깊이 정보 취득용 표시부 43: 촬영 상 표시부
44: 조건 표시부 45: 관찰 범위
46a: 기준 좌표(x1, y1) 46b: 기준 좌표(x1, z1)
46c: 관찰 좌표(x2, y2) 46d: 관찰 좌표(x2, z2)
46e: 관찰 좌표(x3, y3, z3) 47: 이동 조건 표시부
48: 층 정보 표시부 49: X 좌표 위치
51: WD 취득 설정용 표시부 52: WD 프로파일용 표시부
53: 관찰용 표시부 54: 촬영 상 표시부
55: WD 취득 설정부 56: 모드 선택부
57: 관찰 범위 58: 층 정보 표시부
59: 관찰 위치 선택부 60: 관찰 조건 설정부
61: 정밀도 선택부 70: 패턴 해석용 표시부
71: 화상 판독 설정부 101: 표면 형상 계측 장치
102: 경통 103: 백색 광원
104: 제1 빔 스플리터 105: 제2 빔 스플리터
106: 대물 렌즈 107: 참조면
108: 카메라 109: 스테이지
110: 스테이지 제어 장치 B1: 캡처용 버튼
B2: 참조용 버튼 B3: 위치 지정 툴 추가용 버튼
B4: 광역 상 작성 개시용 버튼 B5: 촬영 조건의 결정용 버튼
B6: 촬영 조건의 상세 설정용 버튼 B7: 기준 위치로의 이동용 버튼
B8: 제1 방향과의 링크용 버튼 B9: X 좌표로의 이동용 버튼
B10: 깊이 정보 취득용 버튼 B11: 취득 조건의 결정용 버튼
B12: WD 데이터 취득 개시용 버튼 B13: WD 프로파일 취득용 버튼
B14: 캡처용 버튼 B15: 다른 방법의 데이터 판독용 버튼
B16: 피팅 개시용 버튼 B17: 판독용 버튼
B18: 참조용 버튼 B19: 패턴 검출용 버튼
B20: 패턴 해석용 버튼 BS: 하면
C0: 종합 제어부(제어부) C1: 주사 신호 제어부
C2: 스테이지 제어부 C3: 연산부
C4: 화상 취득부 C5: 화상 결합부
C6: 지시 입력부 C7: 기억부
C8: 패턴 형상 해석부 C10: 종합 제어부(제어부)
C11: 광학계 제어부 C12: 스테이지 제어부
C13: 연산부 C14: 표면 정보 취득부
C15: 지시 입력부 C16: 기억부
EB1: 전자선 EB2: 2차 전자
SAM: 시료 TS: 상면
WL1: 백색광 WL2: 반사광
3: 전자총 4: 콘덴서 렌즈
5: 편향 코일 6: 대물 렌즈
7: 시료실 8: 시료대
9: 스테이지 10: 스테이지 제어 장치
11: 검출기 20: 표시 기기
21: 조작 기기 30: 관찰면(연마면)
31: 다층 구조 32: 패턴
40a, 40b: 조작 화면 41: 광역 상 촬영용 표시부
42: 깊이 정보 취득용 표시부 43: 촬영 상 표시부
44: 조건 표시부 45: 관찰 범위
46a: 기준 좌표(x1, y1) 46b: 기준 좌표(x1, z1)
46c: 관찰 좌표(x2, y2) 46d: 관찰 좌표(x2, z2)
46e: 관찰 좌표(x3, y3, z3) 47: 이동 조건 표시부
48: 층 정보 표시부 49: X 좌표 위치
51: WD 취득 설정용 표시부 52: WD 프로파일용 표시부
53: 관찰용 표시부 54: 촬영 상 표시부
55: WD 취득 설정부 56: 모드 선택부
57: 관찰 범위 58: 층 정보 표시부
59: 관찰 위치 선택부 60: 관찰 조건 설정부
61: 정밀도 선택부 70: 패턴 해석용 표시부
71: 화상 판독 설정부 101: 표면 형상 계측 장치
102: 경통 103: 백색 광원
104: 제1 빔 스플리터 105: 제2 빔 스플리터
106: 대물 렌즈 107: 참조면
108: 카메라 109: 스테이지
110: 스테이지 제어 장치 B1: 캡처용 버튼
B2: 참조용 버튼 B3: 위치 지정 툴 추가용 버튼
B4: 광역 상 작성 개시용 버튼 B5: 촬영 조건의 결정용 버튼
B6: 촬영 조건의 상세 설정용 버튼 B7: 기준 위치로의 이동용 버튼
B8: 제1 방향과의 링크용 버튼 B9: X 좌표로의 이동용 버튼
B10: 깊이 정보 취득용 버튼 B11: 취득 조건의 결정용 버튼
B12: WD 데이터 취득 개시용 버튼 B13: WD 프로파일 취득용 버튼
B14: 캡처용 버튼 B15: 다른 방법의 데이터 판독용 버튼
B16: 피팅 개시용 버튼 B17: 판독용 버튼
B18: 참조용 버튼 B19: 패턴 검출용 버튼
B20: 패턴 해석용 버튼 BS: 하면
C0: 종합 제어부(제어부) C1: 주사 신호 제어부
C2: 스테이지 제어부 C3: 연산부
C4: 화상 취득부 C5: 화상 결합부
C6: 지시 입력부 C7: 기억부
C8: 패턴 형상 해석부 C10: 종합 제어부(제어부)
C11: 광학계 제어부 C12: 스테이지 제어부
C13: 연산부 C14: 표면 정보 취득부
C15: 지시 입력부 C16: 기억부
EB1: 전자선 EB2: 2차 전자
SAM: 시료 TS: 상면
WL1: 백색광 WL2: 반사광
Claims (15)
- (a) 다층 구조를 포함하는 시료에 대하여 제1 방향으로부터 전자선을 조사함으로써, 상기 제1 방향에서 본 상기 시료의 제1 촬영 상을 취득하는 스텝,
(b) 상기 시료에 대하여 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로부터 상기 전자선을 조사함으로써, 상기 제2 방향에서 본 상기 시료의 제2 촬영 상을 취득하는 스텝,
(c) 상기 제1 촬영 상과, 상기 제2 촬영 상과, 상기 다층 구조의 층수, 상기 다층 구조의 1층의 두께 또는 각 층의 두께, 및 상기 다층 구조의 1층째가 시작되는 깊이를 포함하는 상기 시료의 정보를 사용하여, 상기 다층 구조의 깊이 정보를 취득하는 스텝
을 구비하는, 해석 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 시료는,
상면과,
상기 상면과 반대측의 하면과,
상기 상면으로부터 상기 하면을 향해서 경사지도록, 상기 상면의 일부에 형성된 관찰면과,
상기 관찰면에 있어서 할단된 할단면
을 갖고,
상기 다층 구조의 일부는, 상기 관찰면 및 상기 할단면에 있어서 노출되고,
상기 스텝 (a)에서는, 상기 상면에 대하여 상기 전자선이 조사되고,
상기 스텝 (b)에서는, 상기 할단면에 대하여 상기 전자선이 조사되는, 해석 시스템. - 제2항에 있어서, 상기 스텝 (c)는,
(c1) 상기 제1 촬영 상에 있어서, 상기 관찰면에서 노출되어 있는 상기 다층 구조의 제1 군데를, 상기 제1 방향에서 본 제1 기준 좌표(x1, y1)로서 지정하는 스텝,
(c2) 상기 제2 촬영 상에 있어서, 상기 관찰면에서 노출되고, 또한, 상기 제1 기준 좌표(x1, y1)의 좌표 x1에 대응하는 상기 다층 구조의 제2 군데를, 상기 제2 방향에서 본 제2 기준 좌표(x1, z1)로서 지정하는 스텝,
(c3) 상기 제1 촬영 상에 있어서, 상기 관찰면에서 노출되고, 또한, 상기 제1 군데와 다른 상기 다층 구조의 제3 군데를, 상기 제1 방향에서 본 제1 관찰 좌표(x2, y2)로서 지정하는 스텝,
(c4) 상기 제2 촬영 상에 있어서, 상기 관찰면에서 노출되고, 또한, 상기 제2 기준 좌표(x2, y2)의 좌표 x2에 대응하는 상기 다층 구조의 제4 군데를, 상기 제2 방향에서 본 제2 관찰 좌표(x2, z2)로서 지정하는 스텝,
(c5) 상기 제2 기준 좌표(x1, z1)로부터의 상기 제2 관찰 좌표(x2, z2)의 깊이를 연산하는 스텝
을 갖고,
상기 다층 구조의 깊이 정보는, 상기 제2 기준 좌표(x1, z1)로부터의 상기 제2 관찰 좌표(x2, z2)의 깊이를 포함하는, 해석 시스템. - 제3항에 있어서, 상기 스텝 (c)는,
(c6) 상기 시료의 정보와, 상기 스텝 (c5)의 연산 결과를 대조함으로써, 상기 제2 기준 좌표(x1, z1)로부터의 상기 제2 관찰 좌표(x2, z2)의 층수를 연산하는 스텝,
(c7) 상기 스텝 (c6) 후, 상기 제2 기준 좌표(x1, z1)가 상기 다층 구조의 1층째에 위치하는 경우, 상기 시료의 상기 상면으로부터의 상기 제2 관찰 좌표(x2, z2)의 깊이 및 층수를 연산하는 스텝
을 더 갖고,
상기 다층 구조의 깊이 정보는, 상기 제2 기준 좌표(x1, z1)로부터의 상기 제2 관찰 좌표(x2, z2)의 층수와, 상기 시료의 상기 상면으로부터의 상기 제2 관찰 좌표(x2, z2)의 깊이 및 층수를 더 포함하는, 해석 시스템. - 제3항에 있어서, (d) 상기 상면 및 상기 하면을 갖는 상기 시료를 준비하는 스텝,
(e) 상기 스텝 (d) 후, 상기 상면의 일부에 대하여 연마 처리를 실시함으로써, 상기 상면의 일부에 상기 관찰면을 형성하는 스텝,
(f) 상기 스텝 (e) 후, 상기 관찰면에 있어서 상기 시료를 할단함으로써, 상기 할단면을 형성하는 스텝
을 더 구비하는, 해석 시스템. - 제5항에 있어서, 상기 스텝 (d), 상기 스텝 (e) 및 상기 스텝 (f) 후, 상기 스텝 (a), 상기 스텝 (b) 및 상기 스텝 (c)가 행해지는, 해석 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 스텝 (d) 및 상기 스텝 (e) 후, 상기 스텝 (a)가 행해지고,
상기 스텝 (a) 후, 상기 스텝 (c1) 및 상기 스텝 (c3)이 행해지고,
상기 스텝 (c1) 및 상기 스텝 (c3) 후, 상기 스텝 (f)가 행해지고,
상기 스텝 (f) 후, 상기 스텝 (b)가 행해지고,
상기 스텝 (b) 후, 상기 스텝 (c2) 및 상기 스텝 (c4)가 행해지고,
상기 스텝 (c2) 및 상기 스텝 (c4) 후, 상기 스텝 (c5)가 행해지는, 해석 시스템. - (a) 다층 구조를 포함하는 시료에 대하여 제1 방향으로부터 전자선을 조사함으로써, 상기 제1 방향에서 본 상기 시료의 제1 촬영 상을 취득하는 스텝,
(b) 상기 제1 촬영 상에 있어서, 관찰 범위를 지정하는 스텝,
(c) 지정된 상기 관찰 범위 내에서, 상기 시료 중 복수의 개소에 대하여, 대물 렌즈를 사용해서 상기 제1 방향에서의 상기 전자선의 포커싱을 행하는 스텝,
(d) 상기 스텝 (c)의 상기 포커싱의 결과를 기초로 하여, 상기 시료의 상기 복수의 개소에서의 상기 대물 렌즈와 초점 위치의 사이의 거리를 취득하고, 그것들의 거리를 그래프화한 WD 프로파일을 작성하는 스텝,
(e) 상기 다층 구조의 층수, 상기 다층 구조의 1층의 두께 또는 각 층의 두께, 및 상기 다층 구조의 1층째가 시작되는 깊이를 포함하는 상기 시료의 정보와, 상기 WD 프로파일을 대조함으로써, 상기 다층 구조의 깊이 정보를 취득하는 스텝
을 구비하는, 해석 시스템. - 제8항에 있어서, 상기 시료는,
상면과,
상기 상면과 반대측의 하면과,
상기 상면으로부터 상기 하면을 향해서 경사지도록, 상기 상면의 일부에 형성된 관찰면
을 갖고,
상기 다층 구조의 일부는, 상기 관찰면에서 노출되고,
상기 스텝 (a) 및 상기 스텝 (c)에서는, 상기 상면에 대하여 상기 전자선이 조사되고,
상기 스텝 (b)의 상기 관찰 범위는, 상기 관찰면을 포함하는, 해석 시스템. - 제9항에 있어서, 상기 다층 구조의 깊이 정보는, 상기 시료의 상기 상면으로부터의 상기 WD 프로파일 상의 소정 위치의 깊이 및 층수를 포함하는, 해석 시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 스텝 (c)에서는, 상기 포커싱이 행해짐과 함께, 상기 시료 중 상기 복수의 개소에 대하여 상기 제1 방향으로부터 상기 전자선을 조사함으로써, 상기 제1 방향에서 본 상기 시료의 제2 촬영 상이 취득되는, 해석 시스템.
- 제9항에 있어서, (f) 상기 스텝 (d) 후, 상기 WD 프로파일에 있어서 소정의 위치를 지정하고, 상기 시료 중 지정된 상기 소정의 위치에 대응하는 개소에 대하여, 상기 제1 방향으로부터 상기 전자선을 조사함으로써, 상기 제1 방향에서 본 상기 시료의 제3 촬영 상을 취득하는 스텝을 더 구비하는, 해석 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 전자선을 조사 가능한 전자총과,
상기 시료를 설치 가능한 스테이지와,
상기 스테이지에 접속되고, 또한, 상기 스테이지의 위치 및 배향을 변위시킬 수 있는 스테이지 제어 장치와,
상기 전자선을 상기 시료 상에 집속시킬 수 있는 상기 대물 렌즈와,
상기 스테이지에 설치된 상기 시료에 상기 전자선이 조사되었을 경우, 상기 시료로부터 방출되는 2차 전자를 신호로서 검출 가능한 검출기와,
상기 전자총, 상기 스테이지 제어 장치, 상기 대물 렌즈 및 상기 검출기 각각의 동작을 제어하는 제어부
를 갖는 하전 입자선 장치를 더 구비하고,
상기 제어부는, 상기 검출기에서 검출된 상기 신호를 기초로 하여, 상기 제1 촬영 상을 취득할 수 있고, 상기 대물 렌즈를 제어함으로써 상기 포커싱을 실행할 수 있고, 상기 포커싱의 결과를 기초로 하여, 상기 WD 프로파일을 작성할 수 있고, 상기 WD 프로파일을 사용하여, 상기 시료에 포함되는 다층 구조의 깊이 정보를 취득할 수 있는, 해석 시스템. - 제13항에 있어서, 상기 스텝 (d)에서, 상기 시료의 상기 복수의 개소에서의 상기 대물 렌즈와 초점 위치의 사이의 거리는, 상기 하전 입자선 장치와 다른 표면 형상 계측 장치에서 취득된 상기 시료의 3차원 정보 데이터와 대조되고,
대조 결과, 상기 시료의 상기 복수의 개소에서의 상기 대물 렌즈와 초점 위치의 사이의 거리 보정이 행해지고,
그러한 보정된 거리를 그래프화함으로써, 상기 WD 프로파일이 작성되는, 해석 시스템. - 제14항에 있어서, 상기 표면 형상 계측 장치는, 백색 간섭 현미경이며,
상기 3차원 정보 데이터는, 상기 시료에 백색광이 조사되었을 때, 상기 시료에서 반사한 반사광을 기초로 해서 작성된 데이터인, 해석 시스템.
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