TW201428232A - 帶電粒子束裝置及疊合錯位量測定方法 - Google Patents

帶電粒子束裝置及疊合錯位量測定方法 Download PDF

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Abstract

可正確地測定不同層間的圖樣的疊合錯位量。於帶電粒子束裝置設置：帶電粒子束源，在1個照射條件下將帶電粒子束照射至試料；及第1檢測器，檢測從形成於照射區域內的第1層之第1圖樣所發生的訊號；及第2檢測器，與第1檢測器同時，檢測從形成於照射區域內的第2層之第2圖樣所發生的訊號；及圖像處理部，依據從前述第1及第2檢測器輸出之第1及第2檢測訊號，計算前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量。

Description

帶電粒子束裝置及疊合錯位量測定方法
本發明係有關例如測定半導體裝置的製造工程之間圖樣的疊合錯位量之技術。
在此，說明當在半導體晶圓上製造半導體裝置的情形下所使用之檢査技術的問題點。半導體裝置，是反覆將形成於光罩上的圖樣利用微影處理及蝕刻處理轉印至半導體晶圓上之工程，藉此製造出來。半導體裝置的製造過程中，微影處理、蝕刻處理等之良莠、異物產生等，會大幅影響製造出來的半導體裝置的良率。是故，及早或事先偵測出製造過程中的異常或不良發生，係十分重要。因此，在製造過程中，會對半導體晶圓上形成的圖樣進行計測或檢査。
尤其是，近年來隨著半導體裝置的微細化與三維化發展，不同工程間圖樣的疊合管理，重要度隨之升高。習知是藉由將光照射至半導體裝置，由得到的反射光來計測各工程中作成的圖樣位置，求出不同工程間圖樣的疊合錯位量。
但是，由於圖樣的微細化，憑藉光會難以得到必須的精度，利用解析能力比光還高的掃描型電子顯微鏡來測定疊合錯位量之需求逐漸升高。例如專利文獻1中提出一種手法，是藉由掃描型電子顯微鏡測定以雙重圖樣(double patterning)形成的2個圖樣間的錯位量。另，專利文獻1是以在半導體裝置表面形成的2個圖樣作為測定對象。因此，掃描型電子顯微鏡能夠容易地取得該些圖像。
另一方面，當以半導體裝置表面形成的圖樣、以及在半導體裝置內部形成的圖樣間的疊合錯位量作為測定對象的情形下，必須分別針對表面圖樣與內部圖樣取得良好的圖像。一般而言，來自試料的二次電子含有較多表面的資訊，而內部構造的資訊則主要反映在反射電子上。例如專利文獻2中便揭示一種可將二次電子與反射電子分離並檢測的掃描型電子顯微鏡。此外，專利文獻3中揭示一種利用來自複數個檢測器的檢測訊號，以提升下層圖樣的對比之技術。此外，專利文獻4中揭示一種使用照射能量不同的2個光源取得不同層的圖樣圖像，並將它們交互顯示或實質地疊合顯示之技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-85138號公報
[專利文獻2]日本特許第3291880號公報
[專利文獻3]日本特開2011-119446號公報
[專利文獻4]日本特開平6-243814號公報
[專利文獻5]日本特開2007-42929號公報
但是，若欲利用習知技術來測定表面圖樣(上層圖樣)與內部圖樣(下層圖樣)的疊合錯位量，會有以下問題。
如前所述，表面圖樣的資訊多包含於二次電子中，而內部圖樣的資訊多包含於反射電子中。不過，二次電子與反射電子，其圖樣對比或圖樣邊緣的觀察方式大不相同，故無法藉由同一演算法來算出圖樣位置。
此外，當電子束的入射方向相對於試料面呈傾斜的情形下(電子束相對於試料面並非垂直入射的情形下)，由於該傾斜，表面的圖樣位置與內部的圖樣位置之間會產生測定誤差，造成問題。
此外，使用2個電子槍來取得表面圖樣與內部圖樣之方法(專利文獻4)，必須要有事先使2個電子束軸一致之作業。此外，該方法之目的僅是為了可在畫面上觀察表面圖樣與內部圖樣，並未設想將疊合錯位量計算成數值。
本發明係考量以上技術性問題而研發，係提供一種技術，其能將隸屬不同層的圖樣間的疊合錯位量，正確地測定成數值。
本發明具有：帶電粒子束源，在1個照射條件下將帶電粒子束照射至試料；及第1檢測器，檢測從形成於照射區域內的第1層之第1圖樣所發生的訊號；及第2檢測器，與第1檢測器同時，檢測從形成於照射區域內的第2層之第2圖樣所發生的訊號；及圖像處理部，依據從前述第1及第2檢測器輸出之第1及第2檢測訊號，計算前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量。
藉由本發明，便能以高精度測定在不同層形成的圖樣的疊合錯位量。此外，使測定結果反饋給製程，藉此能有助於半導體裝置的良率提升。前述以外的問題、構成及效果，將藉由以下實施例之說明而明朗。
1‧‧‧管柱
2‧‧‧試料室
3‧‧‧電子槍
4‧‧‧聚光透鏡
5‧‧‧校準器
6‧‧‧ExB濾波器
7‧‧‧偏向器
8‧‧‧對物透鏡
9‧‧‧二次電子檢測器
10‧‧‧反射電子檢測器
11‧‧‧晶圓
12‧‧‧標準試料
13‧‧‧XY平台
14‧‧‧光學顯微鏡
15、16‧‧‧放大器
17‧‧‧電子束掃描控制器
18‧‧‧平台控制器
19‧‧‧圖像處理機板
20‧‧‧控制PC
21‧‧‧載入腔室
22‧‧‧真空校準器
23‧‧‧機械臂
24‧‧‧閥件
33、34、71、72、123、124‧‧‧圖樣
51‧‧‧溝
52‧‧‧線條圖樣
[圖1]實施例1之掃描型電子顯微鏡概略構成示意圖。
[圖2]在不同層以重疊方式形成的圖樣間，為何會發生測定錯位量的原因說明圖。
[圖3]照射電子的入射角度校正手續示意圖。
[圖4]標準試料的構造例示意圖。
[圖5]使用標準試料之入射角度校正方法說明圖。
[圖6]實施例1之疊合錯位量測定手續示意圖。
[圖7]疊合錯位量的測定對象圖樣一例示意圖。
[圖8]疊合錯位量的測定方法說明圖。
[圖9]實施例2之掃描型電子顯微鏡概略構成例示意圖。
[圖10]實施例2之疊合錯位量測定手續示意圖。
[圖11]實施例2之疊合錯位量抵消原理說明圖。
以下依據圖面，說明本發明之實施形態。另，本發明之實施態樣並非由後述實施例所限定，在其技術思想範圍內，可為各種變形。
〔實施例1〕 〔裝置構成〕
圖1揭示本實施例中使用之掃描型電子顯微鏡的裝置構成。掃描型電子顯微鏡的裝置本體，是由管柱1與試料室2所構成。
在管柱1的內側，具有：使照射電子產生之電子槍3、使照射至晶圓11的照射電子收斂之聚光透鏡4及對物透鏡8、使照射電子對晶圓11掃描之偏向器(deflector)7、對對物透鏡8校準照射電子之校準器(aligner)5、用來檢測從晶圓11產生的二次電子之二次電 子檢測器9、用來將二次電子攫取至二次電子檢測器9之ExB濾波器6、用來檢測來自晶圓11的反射電子之反射電子檢測器10。偏向器7係遵照電子束掃描控制器17給予其之訊號，使照射電子對晶圓11掃描。
設置於試料室2的XY平台13，係遵照平台控制器18給予其之訊號，使晶圓11相對於管柱1移動。在XY平台13上安裝有標準試料12，用來校正照射電子的入射角度。此外，本裝置具有用來做晶圓校準的光學顯微鏡14。
從二次電子檢測器9及反射電子檢測器10輸出的檢測訊號，會在放大器15及16被變換訊號，而供給至圖像處理機板19。圖像處理機板19，係將二次電子檢測器9及反射電子檢測器10給予其之各訊號相加並圖像化。二次電子檢測器9的檢測訊號主要表示晶圓表面(上層)的圖樣資訊、反射電子檢測器10的檢測訊號主要表示下層的圖樣資訊。圖像處理機板19，係從依據這2個檢測訊號而生成之圖樣圖像，將圖樣的疊合誤差計算成數值。控制PC20，係控制掃描型電子顯微鏡全體的動作。在控制PC20，連接有未圖示之監測器或輸入裝置。後述之GUI顯示於未圖示之監測器。
〔測定誤差的發生原理〕
圖2說明了當照射電子32相對於試料面從斜上方入射的情形下(照射電子32相對於試料面的垂直線偏離角度 θ的情形下)，在不同層形成的圖樣的疊合測定值會含有誤差之原因。
圖2當中，於試料11中高度相差了厚度L的2個層的相同位置，形成有圖樣33與圖樣34。在此情形下，圖樣33與圖樣34的錯位量應當測定成為零。但是，由於照射電子32傾斜了角度θ，故會測定成彼此的位置錯開了L．tanθ。因此，在測定不同層上形成的圖樣的疊合錯位量之前，必須做校正以使照射電子32相對於晶圓11垂直入射。
〔照射角的調整〕
圖3揭示用來校正照射電子32的傾斜(入射角度θ)之手續。圖3所示之動作，是在監測器的GUI畫面上，藉由選擇照射電子32的入射角度校正動作而開始(流程41)。校正動作開始後，控制PC20會控制XY平台13的移動，使標準試料12移動至照射電子32的照射區域(流程42)。在標準試料12，於2個層的相同位置上無錯位地形成有圖樣，或是形成有在不同層的2個圖樣的位置關係為已知之圖樣。
在此階段，會調整搖擺(wobbler)與像差(stigma)(流程43)。其後，控制PC20取得標準試料12的圖像(流程44)。具體而言，係取得相當於標準試料12的最上層圖樣之二次電子像以及相當於第二層圖樣之反射電子像。
接著，圖像處理機板19會計算照射電子32 的入射角度(傾斜度)θ(流程45)。具體而言，圖像處理機板19由檢測圖像分別計出上段層的圖樣位置與下段層的圖樣位置，計算該2個圖樣位置的差L．tanθ，並利用該差與已知的厚度L來計算入射角度θ。
接著，圖像處理機板19會比較計算出的入射角度θ與規定值(容許值)(流程46)。
當入射角度θ比規定值還大的情形下，控制PC20會藉由校準器5調整照射電子32的傾斜度(流程47)。其後，控制PC20會將流程回到流程43。如此一來，便會針對調整後的入射角度θ，執行搖擺(wobbler)與像差(stigma)調整、圖像取得、及入射角度(傾斜度)θ之計算處理。校準器5係由相對於管柱1呈上下配置的2組校準線圈所構成，故能夠將試料上的照射電子32的照射位置保持一定，同時僅改變電子束的傾斜度。
當計算出的入射角度θ在規定值以內的情形下，控制PC20會結束入射角度θ之校正處理(流程48)。
〔入射角度θ的計算方法〕
利用圖4及圖5，說明計算照射電子32的入射角度θ之處理手續。圖4為用來說明標準試料12上形成的圖樣形狀之模型圖。圖4(a)為從照射電子32的入射方向觀察標準試料12時的圖(平面圖)。圖4(b)為圖4(a)的A-A’間截面示意模型圖(截面圖)。如圖4(b)所示，在標準試料12表面做出深度L的溝51，在溝51的底面形成有線條圖樣 52。此處，溝51與線條圖樣52係形成為各自的中心會成為一致，藉由同一批次品的截面觀察來確認中心之間沒有錯位。
圖5揭示標準試料12的SEM圖像。此處，圖5(a)的SEM圖像，係為將來自二次電子檢測器9與反射電子檢測器10的訊號相加，藉此得到之圖像。圖5(b)揭示B-B’間的訊號強度。圖中，a1及a2為相對於溝51的邊緣所得到之訊號峰值。b1-b2間對應於下段層的線條圖樣52。b1-b2間的訊號強度比周圍還來得高。
以下，說明藉由從SEM圖像求出的a1、a2、b1、b2的各位置，來算出入射角度θ之手續。如前所述，當入射角度θ為零的情形下(無傾斜的情形下)，溝51的中心位置(a1+a2)/2、及線條圖樣52的中心位置(b1+b2)/2應為一致。但，當入射角度θ不為零的情形下(入射角度為θx的情形下)，如圖2所說明般，位置會偏離L．tanθ。
故，以下關係會成立。
(b1+b2)/2-(a1+a2)/2=L．tan θ x…(式1)
若針對θ來解此式，則會得到以下式子。
θ x=ATAN[{(b1+b2)/2-(a1+a2)/2}/L]…(式2)
此處得到的θx係為朝X方向的傾斜角，而朝Y方向的傾斜角，可以針對在X方向形成有溝51的圖樣而同樣地計測出來。
〔疊合錯位量的測定方法〕
利用圖6~圖8，說明依本實施例之疊合錯位量的測定方法。當然，該計測處理是在前述傾斜角度校正後執行。首先，圖6揭示疊合錯位量計算時執行之處理手續。
控制PC20會透過GUI畫面，來受理晶圓11與製程參數(recipe)的選擇、執行疊合計測的選擇(流程61)。控制PC20將被選擇的晶圓11載入至試料室2(流程62)。
接著，控制PC20以光學顯微鏡像與SEM像執行校準(流程63)。其後，控制PC20會控制XY平台13，使晶圓11移動至製程參數中登錄的疊合測定點(流程64)。
其後，圖像處理機板19會依據製程參數中登錄的規定條件，取得SEM圖像(流程65)。圖像處理機板19，會檢測依來自二次電子檢測器9的訊號而得之二次電子圖像中的上段層圖樣位置、以及依來自反射電子檢測器10的訊號而得之反射電子圖像中的下段層圖樣位置，並由上段層與下段層間的圖樣位置差異，計算疊合錯位量(流程66)。此處的計算，是藉由將上段層圖樣與下段層圖樣的表觀上的疊合錯位量，減去照射電子32的入射角度 θ所固有的錯位量而進行。計算方法詳如後述。
控制PC20會判斷針對製程參數中規定的所有測定點，疊合錯位量之計算是否已結束(流程67)。在尚殘留測定點的期間(得到否定結果的期間)，控制PC20會使下一個測定點移動至照射電子32的照射範圍，並執行圖像取得、疊合錯位量之算出。當針對所有測定點已結束測定的情形下(得到肯定結果的情形下)，控制PC20會將晶圓11卸載(流程68)，輸出疊合錯位量的測定結果(流程69)。
圖7揭示測定疊合錯位量的圖樣構造例。圖7(a)為從照射電子32的入射方向觀察時之圖、圖7(b)揭示C-C’截面。圖樣71為形成於晶圓表面的圖樣、圖樣72為形成於晶圓內部的圖樣。另，圖樣71與圖樣72，係設計成各自的中心會成為一致。
圖8當中，說明了流程66中執行之計算處理的具體例。圖8(a)為藉由從二次電子檢測器9輸出的檢測訊號而得到之圖像，在形成於晶圓表面的圖樣71的邊緣部分，會出現檢測訊號的峰值。圖8(b)揭示AX-AX’間的訊號強度，與圖樣邊緣相對應可看見4個峰值aX1、aX2、aX3、aX4。此處，若將圖樣71的X方向中心位置訂為aXc，則中心位置aXc可由次式給出。
axc=(aX1+aX2+aX3+aX4)/4…(式3)
同樣地，若將圖樣71的Y方向中心位置訂為aYc，則中心位置aYc可以利用圖8(c)所示表示AY-AY’間訊號強度的4個峰值，而由次式給出。
aYc=(aY1+aY2+aY3+aY4)/4…(式4)
圖8(d)為藉由從反射電子檢測器10輸出的檢測訊號而得到之圖像，在形成於晶圓內部的圖樣72之部分，會由於物質不同所造成之對比而訊號強度變強。圖8(e)揭示BX-BX’間的訊號強度，bX1、bX2、bX3、bX4表示訊號強度變化之處。在此情形下，圖樣72的X方向中心位置bXc，可由次式給出。
bxc=(bX1+bX2+bX3+bX4)/4…(式5)
同樣地，若將圖樣72的Y方向中心位置訂為bYc，則中心位置bYc可以利用圖8(f)所示從BY-BY’間訊號強度可看見的4個強度變化位置，而由次式給出。
bYc=(bY1+bY2+bY3+bY4)/4…(式6)
此處，若將X方向及Y方向的疊合錯位量訂為△x及△y，則△x及△y可由以下式子求出。
△x=bxc-axc…(式7)
△y=bYc-aYc…(式8)
此處，當照射電子32的入射角度θ是調整成可以忽視疊合錯位量測定誤差的程度的情形下，則可將△x與△y用來作為疊合錯位量的測定結果。如果必須修正由照射電子32的入射角度θ引起的錯位量的情形下(需要更高精度結果的情形下)，則會利用照射電子32的入射角度θ在校正過程中取得並保持之值，進行錯位量之修正。將入射角度校正後的X方向與Y方向的最終入射角度分別訂為θx及θy，將圖樣71與圖樣72之間的深度差訂為L，則修正後的△x及△y可由次式給出。
△x=(bxc-axc)-L．tan θ x…(式9)
△y=(bYc-aYc)-L．tan θ y…(式10)
此處，在半導體的製造工程中，由於各層厚度正確地受到監測，故可獲得L的正確的值。
〔總結〕
本實施例當中，係採用下述手法，即，將一個電子槍3、二次電子檢測器9、及反射電子檢測器10裝載於掃描型電子顯微鏡，並同時取得測定點中形成於上段層的圖樣與形成於下段層的圖樣所對應之檢測訊號，以計算不同層間的疊合錯位量。像這樣，本實施例當中不必如習知裝置 般裝載複數個電子槍，故不需要使電子束軸線一致之調整作業。此外，形成於上段層的圖樣所對應之檢測訊號與形成於下段層的圖樣所對應之檢測訊號，能夠利用同一照射電子32同時取得，故能期望有很高的位置檢測精度。此外，電子槍3僅有一個，故裝置構成亦能小型化。此外，測定形成於上段層的圖樣會使用二次電子檢測器9、測定形成於下段層的圖樣則使用反射電子檢測器10，故能夠高精度地檢測形成於各層的圖樣。
此外，本實施例當中，係利用標準試料12將照射電子32的入射角度θ校正成為規定值以下後，執行疊合錯位量的測定動作。因此，能夠將由照射電子32的入射角度θ所引起的固有錯位量抑制在容許值以內，能夠提高疊合錯位量的測定精度。此外，於校正時，利用取得之入射角度θ所引起的固有的錯位量來修正疊合錯位量，藉此能夠更加提高測定精度。
此外，使測定結果反饋給製程，藉此能有助於半導體裝置的良率提升。
另，本實施例當中，在開始測定疊合錯位量之前，係進行照射電子32的入射角度θ之校正，藉此保證其後執行之疊合錯位量的測定精度，但亦可在測定結束後也測定照射電子32的入射角度θ，當測定前後θ有不同的情形下，或測定後的入射角度θ超出規定值的情形下，便發出警報。
〔實施例2〕 〔裝置構成〕
接下來，圖9揭示實施例2中使用之掃描型電子顯微鏡的裝置構成。圖9中，與圖1對應之部分標記同一符號表示。在本實施例之掃描型電子顯微鏡的裝置本體，除了管柱1與試料室2之外，還配置載入腔室21。
載入腔室21係配置成與試料室2鄰接，在試料室2之間配置有可開關的閥件24。在載入腔室21內，建置有真空校準器22與機械臂23。此外，還具有未圖示之真空排氣機構。
機械臂23係為在XY平台13與真空校準器22之間使晶圓11移動之搬運機構。真空校準器22，係為將晶圓11在水平面內旋轉驅動之旋轉機構。真空校準器22，例如使用專利文獻5記載之機構。此處，真空校準器22具有載置晶圓11之平台、檢測晶圓11的中心位置和方向之機構、將平台旋轉驅動之機構、檢測旋轉量之機構等。旋轉角為任意，例如可為180°、120°、90°。以下說明當中，係針對使晶圓11方向旋轉180°的情形做說明。如本實施例般，藉由設置載入腔室21，能夠將晶圓11維持與試料室2相同的真空狀態(亦即，不用暫時離開至外部空間)，而改變其方向並送回平台13上。
〔疊合錯位量的測定方法〕
利用圖10，說明依本實施例之疊合錯位量的測定方 法。
控制PC20會透過GUI畫面，來受理晶圓11與製程參數(recipe)的選擇、執行疊合計測的選擇(流程101)。控制PC20將被選擇的晶圓11載入至試料室2(流程102)。
接著，控制PC20以光學顯微鏡像與SEM像執行校準(流程103)。其後，控制PC20會控制XY平台13，使晶圓11移動至製程參數中登錄的疊合測定點(流程104)。
其後，圖像處理機板19會依據製程參數中登錄的規定條件，取得SEM圖像(流程105)。此處的SEM圖像，同樣係將來自二次電子檢測器9與反射電子檢測器10的訊號相加而得到。此外，圖像處理機板19會針對取得之SEM圖像，計算疊合錯位量(流程106)。本實施例的情形下，計算出的疊合錯位量中，係包含上段層圖樣與下段層圖樣的表觀上的疊合錯位量(照射電子32的入射角度θ所固有的錯位量)。此外，實施例1中說明之入射角度θ的校正處理，基本上不需要。當然，還是可進行校正處理。
控制PC20會判斷針對製程參數中規定的所有測定點，疊合錯位量之計算是否已結束(流程107)。在尚殘留測定點的期間(得到否定結果的期間)，控制PC20會使下一個測定點移動至照射電子32的照射範圍，並執行圖像取得、疊合錯位量之算出。
當針對所有測定點已結束測定的情形下(得到肯定結果的情形下)，控制PC20會將晶圓11移動至載入腔室21，使晶圓11的方向旋轉180°(流程108)。其後，控制PC20會將旋轉後的晶圓11再次送回XY平台13上。
其後，控制PC20以光學顯微鏡像與SEM像執行校準(流程109)。其後，控制PC20會控制XY平台13，使晶圓11移動至製程參數中登錄的疊合測定點(流程110)。
其後，圖像處理機板19會依據製程參數中登錄的規定條件，取得SEM圖像(流程111)。此處的SEM圖像，同樣係將來自二次電子檢測器9與反射電子檢測器10的訊號相加而得到。此外，圖像處理機板19會針對取得之SEM圖像，計算疊合錯位量(流程112)。此處的疊合錯位量，同樣包含上段層圖樣與下段層圖樣的表觀上的疊合錯位量(照射電子32的入射角度θ所固有的錯位量)。
其後，控制PC20會判斷針對製程參數中規定的所有測定點，疊合錯位量之計算是否已結束(流程113)。當針對所有測定點已結束測定的情形下(得到肯定結果的情形下)，控制PC20會將晶圓11卸載(流程114)。
其後，圖像處理機板19或控制PC20，係利用針對1個測定點改變方向而測定出的2個疊合錯位量，來修正測定結果(流程115)。具體而言，係算出2個疊合錯位量的平均值。另，同流程115，可在晶圓11卸載前 執行，亦可同時執行。其後，控制PC20會輸出疊合錯位量的測定結果(流程116)。
圖11說明了使晶圓11方向旋轉180°，並針對1個測定點從不同旋轉方向兩次測定疊合錯位量，藉此而能夠抵消照射電子32的入射角度θ所固有的錯位量。
圖11(a)表示使晶圓11旋轉前的狀態、圖11(b)表示使晶圓11旋轉180°後的狀態。圖11當中，假定在晶圓11的上段層形成圖樣123，在下段層形成圖樣124。此外，假定上段層與下段層的高度相差了厚度L。此外，假定圖樣123與圖樣124是在X方向錯開距離D而形成。此外，設想照射電子32以入射角度θ射入晶圓11之情形。
圖11(a)的情形下，疊合錯位量△1係以下式表示。
△1=D+L．tan θ…(式11)
也就是說，△1從原本應計測出的值D，變成包含了+L．tanθ的錯位量之值。
另一方面，圖11(b)的情形下，由於晶圓11旋轉了180°，故疊合錯位量△2係以下式表示。
△2=D-L．tan θ…(式12)
也就是說，△2從原本應計測出的值D，變成包含了-L．tanθ的錯位量之值。
此處，若求出△1與△2的平均值，則如下式。
(△1+△2)/2={(D+L．tan θ)+(D-L．tan θ)}/2=D…(式13)
由式13可知，若計算平均值，則照射電子32的入射角度θ引起的固有錯位量會被抵消，能夠正確求出真正的疊合錯位量D。
另，針對Y方向疊合錯位量D之測定，亦適用同樣的處理手續，藉此便能計算真正的疊合錯位量D。
〔總結〕
本實施例之情形下，雖然需要使晶圓11方向旋轉180°，針對1個測定點測定2個疊合錯位量，但就可以不必作成用來校正照射電子32的入射角度θ之標準試料12，也免除校正動作。此外，如前所述，晶圓11的旋轉角為任意，例如亦可每次使其旋轉120°並針對1個測定點從3個方向測定疊合錯位量，其後計算它們的平均值。又例如，亦可每次使其旋轉90°並針對1個測定點從4個方向測定疊合錯位量，其後計算它們的平均值。像這樣，使晶圓11旋轉並針對1個測定點計算出複數個疊合錯位量而將其平均化，藉此會減低照射電子32的入射角度θ的 影響，而能以高精度計算疊合錯位量。
此外，本實施例之情形下，是在試料室2的旁邊配置載入腔室21，故能維持真空狀態而可使晶圓11旋轉。其結果，相較於從試料室2取出至外部再使晶圓11旋轉之情形，能夠實現作業時間的大幅縮短。
此外，本實施例之情形下，雖設置載入腔室21，但若XY平台13具備晶圓11的旋轉機構的情形下，則亦可不設置載入腔室21。在此情形下，能夠將裝置構成更加小型化。
〔其他實施例〕
另，本發明並非由上述實施例所限定，還包含各種變形。舉例來說，前述實施例當中，皆針對使用電子槍3之情形來做說明，但亦可使用離子源等其他帶電粒子源。也就是說，並不限於掃描型電子顯微鏡，亦可為離子顯微鏡等其他帶電粒子束裝置。此外，各實施例之掃描型電子顯微鏡，並不限於測長SEM，亦可為複檢(review)SEM。
此外，上述實施例是為了便於說明本發明而詳加說明，本發明未必受限於具備所說明之所有構成。此外，可將某實施例的一部分置換成其他實施例之構成，又，亦可於某一實施例之構成追加其他實施例之構成。此外，針對各實施例的構成的一部分，亦可追加、刪除或置換其他構成。
此外，上述各構成、功能、處理部、處理手 段等，該些的一部分或全部，例如亦可以積體電路等其他硬體來實現。此外，上述各構成、功能等，亦可由處理器來分別解譯實現各功能之程式，並藉由執行而實現。也就是說，亦可以軟體來實現。實現各功能的程式、表格、檔案等資訊，可以存儲於記憶體或硬碟、SSD(Solid State Drive)等記憶裝置，IC卡、SD卡、DVD等記憶媒體。
此外，控制線或資訊線係揭示說明上認為有必要者，並不表示製品上所必要的所有控制線或資訊線。實際上可認為幾乎所有的構成均相互連接。
1‧‧‧管柱
2‧‧‧試料室
3‧‧‧電子槍
4‧‧‧聚光透鏡
5‧‧‧校準器
6‧‧‧ExB濾波器
7‧‧‧偏向器
8‧‧‧對物透鏡
9‧‧‧二次電子檢測器
10‧‧‧反射電子檢測器
11‧‧‧晶圓
12‧‧‧標準試料
13‧‧‧XY平台
14‧‧‧光學顯微鏡
15、16‧‧‧放大器
17‧‧‧電子束掃描控制器
18‧‧‧平台控制器
19‧‧‧圖像處理機板
20‧‧‧控制PC

Claims (16)

  1. 一種帶電粒子束裝置，其特徵為，具有：帶電粒子束源，在1個照射條件下將帶電粒子束照射至試料；第1檢測器，檢測從形成於測定區域內的第1層之第1圖樣所發生的訊號；第2檢測器，與第1檢測器同時，檢測從形成於測定區域內的第2層之第2圖樣所發生的訊號；及圖像處理部，依據從前述第1及第2檢測器輸出之第1及第2檢測訊號，測定前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量。
  2. 如申請專利範圍第1項之帶電粒子束裝置，其中，具有入射角度調整部，係在測定前述疊合錯位量前，對於在上段層與下段層的相同位置形成有圖樣或是上段層圖樣與下段層圖樣的位置關係為已知之標準試料，照射前述帶電粒子束，以校正帶電粒子束的入射角度。
  3. 如申請專利範圍第2項之帶電粒子束裝置，其中，前述圖像處理部，係依據在校正前述帶電粒子束的入射角度時測定出之入射角度，修正首次測定出之前述疊合錯位量。
  4. 如申請專利範圍第3項之帶電粒子束裝置，其中，前述照射條件係設定成，在前述第1及第2檢測器中，能夠獨立且同時地檢測來自分別對應的層的訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項之帶電粒子束裝置，其中， 係根據：藉由從前述第1檢測器輸出的訊號所成之圖像而求得之前述第1層中的前述第1圖樣的位置，及藉由從前述第2檢測器輸出的訊號所成之圖像而求得之前述第2層中的前述第2圖樣的位置，來求出前述第1圖樣與前述第2圖樣之間的疊合錯位量。
  6. 如申請專利範圍第4項之帶電粒子束裝置，其中，前述第1及第2檢測器的其中一方為二次電子檢測器，另一方為反射電子檢測器。
  7. 如申請專利範圍第6項之帶電粒子束裝置，其中，測定前述疊合錯位量時所使用之製程參數(recipe)，係可透過GUI來選擇輸入。
  8. 如申請專利範圍第1項之帶電粒子束裝置，其中，具有可將前述疊合錯位量的測定對象亦即試料的方向，在前述帶電粒子束的入射面內旋轉之機構部，前述圖像處理部，係針對1個測定點，從複數個旋轉方向測定前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量，並將複數個測定結果的平均值作為前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量。
  9. 如申請專利範圍第8項之帶電粒子束裝置，其中，前述圖像處理部，係針對旋轉角相差180°的2個旋轉方向來測定前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量，並將測定出之2個測定結果的平均值作為前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量。
  10. 如申請專利範圍第9項之帶電粒子束裝置，其中，前述試料之旋轉，係在可旋轉180°之平台上進行。
  11. 如申請專利範圍第8項之帶電粒子束裝置，其中，前述可旋轉的機構部係配置於腔室內，該腔室是與配置有照射前述帶電粒子束的試料之試料室透過閥件而開關自如地連接。
  12. 如申請專利範圍第8項之帶電粒子束裝置，其中，前述可旋轉的機構部，是以裝載照射前述帶電粒子束的試料之平台作為旋轉驅動對象。
  13. 一種疊合錯位量測定方法，其特徵為，具有：在1個照射條件下，從帶電粒子束源將帶電粒子束照射至試料之處理；藉由第1檢測器檢測從形成於測定區域內的第1層之第1圖樣所發生的訊號之處理；利用第2檢測器，與第1檢測器同時，檢測從形成於測定區域內的第2層之第2圖樣所發生的訊號之處理；及依據從前述第1及第2檢測器輸出之第1及第2檢測訊號，測定前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量之處理。
  14. 如申請專利範圍第13項之疊合錯位量測定方法，其中，具有：在測定前述疊合錯位量前，對於在上段層與下段層的相同位置形成有圖樣或是上段層圖樣與下段層圖樣的位置關係為已知之標準試料，照射前述帶電粒子束，以校正帶電粒子束的入射角度之處理。
  15. 如申請專利範圍第14項之疊合錯位量測定方法， 其中，依據在校正前述帶電粒子束的入射角度時測定出之入射角度，修正首次測定出之前述疊合錯位量。
  16. 如申請專利範圍第13項之疊合錯位量測定方法，其中，針對1個測定點，從複數個旋轉方向測定前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量，並將複數個測定結果的平均值作為前述第1及第2圖樣間的疊合錯位量。
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