TW202001185A - 圖案測定方法、圖案測定工具、及電腦可讀媒體 - Google Patents

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Abstract

[課題] 本揭示係關於目的在適當測定高縱橫比的圖案的高度或深度的圖案測定法。 [解決手段] 提案一種圖案測定方法，其係進行形成在晶圓上的1圖案與其他圖案之間的寬幅的測定(S102)、及關於由前述晶圓被放出之訊號的方位角的值的算出(S104)，根據所被測定出的圖案間的寬幅(L)、關於方位角的值(f)、關於仰角的值(θ)、及該等的關係資訊，算出前述1圖案與其他圖案之間的部分、與至圖案上部為止的高度資訊(H)(S106)。

Description

圖案測定方法、圖案測定工具、及電腦可讀媒體
本揭示係關於測定圖案高度的方法、裝置，尤其關於根據凹部的寬幅資訊與訊號量來測定圖案的高度的方法、裝置。
在專利文獻1中揭示一種圖案高度測定裝置，其係利用檢測藉由對試料照射電子射束所得的2次電子，來測定形成在試料上的圖案的高度。在專利文獻1中說明一種運算法，其係藉由解出高度H=圖案橫向呈現的陰影的長度L×對試料表面之檢測器的外觀上的角度θ，來求出圖案高度H。
此外，在專利文獻2中說明一種手法，其係根據對已知形狀的試料由斜向照射電子射束，生成畫像，根據畫像所包含的已知形狀的幾何學上的變形，推定電子線的入射方向，使用所推定出的電子線的入射方向的資訊，求出觀察對象試料的3次元形狀。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2012-177654號公報(美國對應專利USP8,604,431) [專利文獻2] 日本特開2013-069693號公報(美國對應專利USP7,164,128)
(發明所欲解決之課題)
近年來，因半導體元件的微細化及積體化，圖案間的間隔變得更加狹窄，有高縱橫比化的傾向。在如專利文獻1所示利用陰影的長度的手法中，若溝槽等的寬幅比陰影的長度為更窄時，會難以進行測定。此外，若如專利文獻2所示使用傾斜射束，由於因鄰接的圖案而遮蔽射束到達至圖案底部，因此仍然難以進行高縱橫比的圖案的高度測定。
以下說明以適當測定高縱橫比的圖案的高度或深度為目的的圖案測定方法、圖案測定工具、及電腦可讀媒體。 (解決課題之手段)
以用以達成上述目的的一態樣而言，說明圖案測定方法、圖案測定工具、及電腦可讀媒體，其係使用圖案測定工具，接收藉由對晶圓照射射束而得的訊號；根據訊號的接收，進行形成在前述晶圓上的1圖案與其他圖案之間的寬幅的測定、及對應1圖案與其他圖案之間的訊號量的值的特定，根據前述經測定出的圖案間的寬幅、及前述對應1圖案與其他圖案之間的訊號量的值，由前述1圖案與其他圖案之間的部分，算出至圖案上部為止的高度資訊。 (發明之效果)
藉由上述構成，可適當測定高縱橫比圖案的高度或深度。
近年來，為了半導體元件的積體化，適用一種在製造工程中使用多圖案化或EUV曝光而在晶圓表面形成微細圖案的技術。為了在一直線上(inline)檢查/計測數10nm以下的微細圖案的形狀，使用作為荷電粒子線應用裝置的CD-SEM(Critical-Dimension Scanning Electron Microscope，臨界尺寸掃描電子顯微鏡)。
另一方面，伴隨製程的複雜化，關於圖案的高度方向的尺寸計測亦逐漸重要。為了以CD-SEM等實現高度方向的尺寸計測，考慮藉由例如在使一次電子呈傾斜的狀態下照射射束，以將高度方向的資訊可視化。但是，對於圖案的高度(深度)，若為與鄰接圖案的間隔相對窄且鄰接高縱橫比的溝槽的圖案，難以使傾斜射束到達溝槽的底部，難以獲得高度測定所需資訊。
在以下說明的實施例中，主要說明由量依圖案的立體形狀的高度而改變的訊號，在幾何學上算出圖案的高度的方法、裝置、及儲存使電腦執行上述方法的程式命令的非暫態電腦可讀媒體。例如來自溝槽狀圖案底部的訊號(例如2次電子)係可由溝槽脫出的電子的方位角依溝槽狀的深度而改變。換言之，溝槽愈深，可脫出的訊號的方位角愈受到限制(方位角愈窄)。由試料被放出的電子的量(訊號量)係不具有對應方位角的方向的不均，因此溝槽等的深度與訊號量係有特定的相關。因此，可藉由評估訊號量，來利用在計測圖案的高度(形成在圖案間的溝槽的深度)。
藉由根據訊號量的特定來評估圖案高度的方法，即使在圖案間的間隔窄、難以進行藉由畫像處理所為之評估的情形下，亦可適當計測。
本實施例係關於圖案測定工具。圖案測定工具係包含構成為檢測藉由對試料照射射束而得的訊號，且生成對應該檢測的輸出的射束照射子系統。例如圖2所示，圖案測定工具係包含有射束照射子系統(掃描電子顯微鏡120)。由電子源101被放出的電子係藉由未圖示的加速電極被加速，作為一次電子線102(電子射束)而被照射在試料106(例如形成有圖案的晶圓)。電子射束係藉由會聚透鏡103及104而被縮小，藉由對物透鏡105，被會聚成在試料106上形成微點。
一次電子線102係藉由偏向器107而掃描試料上的觀察區域(視野)。結果，由試料106被放出2次電子(Secondary Electron：SE)或背向散射電子(Backscattered Electron；BSE)等訊號電子108。訊號電子108係藉由衝撞檢測板110來檢測，形成SEM畫像。在檢測板110的檢測面係配置例如閃爍器，藉由該閃爍器所生成的光係藉由導光體等而被導引，經由光電倍增管而再次被轉換、放大成電子而成為電訊號。該電訊號係被送至未圖示之顯示裝置或訊框記憶體，且被顯示、或記憶。顯示裝置的掃描與偏向器107的掃描係呈同步，因此在顯示裝置上係出現對應訊號電子的量的明亮度的變化，且顯示SEM像。
其中，以檢測器而言，亦可取代直接檢測由試料被放出的訊號電子的檢測器，而採用將因訊號電子的衝撞而發生2次電子的轉換電極，配置在訊號電子的軌道上，引入藉由轉換電極被轉換的2次電子來進行檢測的檢測器。
掃描電子顯微鏡120的各構成要素係藉由控制系統201予以控制。控制系統201係按照被記憶在圖11所例示的電腦可讀媒體1101的程式命令1102，控制掃描電子顯微鏡的各構成要素。
此外，掃描電子顯微鏡120係以1以上的傳達媒體而被結合在電腦系統202(電腦子系統)，檢測板110的輸出係透過該傳達媒體而形成為電訊號、訊號資料、畫像資料等任意的適當輸出訊號，且被傳送至電腦系統202。輸出訊號係按照程式命令1102、及由輸出入裝置1104被輸入的處理命令的至少一方予以加工，且加工後的資料係被記憶在記憶體1103，且顯示在輸出入裝置1104之未圖示之顯示裝置等。
電腦系統係可採用包含個人電腦系統、畫像電腦、主機電腦系統、工作站、網路機器、網際網路機器、或其他機器的各種形態。
控制系統201、電腦系統202係藉由執行程式命令1102，按照後述之步驟，進行圖案的測定。
圖1係顯示根據訊號電子的檢測來測定圖案的高度(由圖案上面至底部的深度)的工程的流程圖。控制系統201係以被導入至掃描電子顯微鏡120的試料106之成為測定對象的圖案位置與掃描電子顯微鏡120的視野位置相一致的方式，控制試料載台111等，且取得SEM畫像(步驟101)。其中，為了進行視野位置調整，亦可使用未圖示之視野移動用偏向器來調整射束的照射位置。電腦系統202係根據檢測板110的輸出訊號，生成輪廓波形，藉此如圖3(d)所例示測定溝槽的寬幅L(步驟102)。圖3係顯示形成在線圖案間的溝槽的深度較深的試料(圖3(a))、與溝槽的深度較淺的試料(圖3(b))之一例的圖，圖3(c)係顯示圖3(a)(b)所例示的溝槽狀圖案的電子顯微鏡像之一例的圖。
電腦系統202係藉由抽出沿著與成為測定對象的圖案(圖3(a)中為至少2個線圖案301)的邊緣呈正交的線的二次電子的強度分布(線輪廓)，來執行上述測定。其中，僅以一個線輪廓，有受到圖案邊緣的局部變動等影響的可能性。因此，若必須要有更高精度時，亦可求出沿著複數線的二次電子的強度分布，且藉由將該等平均化，來求出線輪廓。根據該線輪廓，算出溝槽寬幅L。溝槽寬幅係藉由臨限值法等來特定線輪廓的尖峰位置，且藉由測定尖峰間的尺寸來進行測定。
接著，電腦系統202係算出溝槽底的訊號量b與圖案上面(試料上面)的訊號量a(步驟103)。如圖3(d)所例示，求出相當於輪廓波形的溝槽底的位置的訊號量、與相當於圖案上面的位置的訊號量。藉由比較不會有衝撞圖案等障礙物的情形，而可檢測訊號電子的狀態；及由於為由溝槽底被放出的訊號電子，訊號電子衝撞圖案側壁，因此檢測量降低的狀態，將訊號量正規化。
如圖3(a)(b)所例示，即使為以相同方向被放出的電子(箭號301)，若圖案的高度低(圖3(b))，亦可脫出至外部，但是若圖案的高度高(圖3(a))，會衝撞圖案側壁，而無法脫出至外部。
更具體而言，如圖7所例示，為若對圖案高度H1 、H2 、H3 (H3 ＞H2 ＞H1 )的試料的各自的溝槽部分照射射束，可由溝槽底脫出至溝槽的外側的訊號電子，可知表示特定仰角的訊號電子放出方向的擴展的方位角依圖案高度而改變。如圖7所例示，可知圖案高度愈高，方位角愈窄(H3 ＞H2 ＞H1 時，為f1 ＞f2 ＞f3 )。
在本例中，由於可檢測的電子的量(訊號量)依圖案高度而改變，因此根據訊號量的特定，推定圖案高度。在本例中，為了更加將訊號量正規化，取得訊號量未受到圖案限制的狀態的訊號量(f=90°之時的訊號量)，根據訊號量a與訊號量b的比較，算出關於方位角f的資訊(步驟104)。具體而言，將對圖案上面照射射束時所得的訊號量設為基準訊號量a、將對深溝槽之底照射射束時所得的訊號量設為測定訊號量b，根據測定訊號量b/基準訊號量a的運算，取得關於方位角f的資訊。
在本例中，圖案的高度愈高，方位角f愈窄，由於訊號量減少，因此將b/a的解定義為f，但是並非為侷限於此，亦可根據包含其他變動要因等關於b與f的參數的函數，算出方位角f、或表示依方位角而改變的訊號量的程度的值。訊號量b係溝槽的深度愈深則愈小，而且溝槽的寬幅愈大則愈大，因此在本實施例中，根據依溝槽的訊號量而改變的值(對應訊號量的值，例如b/a)的特定、與溝槽寬幅的尺寸值的測定，算出關於圖案的高度的值。其中，在本實施例中，說明算出實際的尺寸值，作為高度資訊之例，但是並非為侷限於此，例如，亦可如高度1、高度2、高度3…般，將表示高度相對程度的值，輸出作為高度資訊。此時，亦可先準備將以如後述之運算式所求出的值、與表示高度程度的值建立關連而進行記憶的表格，在該表格參照藉由運算式所求的值，藉此求出高度資訊。
此外，如上所述，訊號量b與溝槽的寬幅L均係依圖案的高度而改變的參數，因此即使僅解出L/b，亦可以一定程度掌握圖案高度的狀況。例如，在掃描電子顯微鏡的裝置條件相同的前提下，針對2個溝槽解出L/b時，可知若值不同，2個溝槽的深度不同。此外，可知該值較大者，溝槽的深度較淺，值較小者，溝槽較深。亦可如上所示將複數圖案的深度(高度)的不同、或何者為較深(或較淺)，輸出作為高度資訊。
其中，為了特定溝槽部分的選擇性(不包含邊緣部分或圖案上部)訊號量，亦可在畫像內在溝槽部分選擇性設定ROI(Region Of Interest)，亦可由訊號輪廓特定相當於溝槽的部分的訊號量。
f係成為表示訊號可由溝槽脫出的程度的參數。其中，在圖3中係說明根據對圖案上部的射束照射，取得基準訊號量a之例，但是亦可在別的場所預先取得基準訊號量a，且記憶在記憶體1103等，於計測圖案高度時讀出。圖9係顯示取得基準訊號量a的工程的流程圖。首先，對掃描電子顯微鏡120導入晶圓(步驟901)，在試料上的平坦部分(基準資料取得部分)進行視野移動(步驟902)。其中，為了在測定圖案高度時可進行適當的正規化，以進行高度測定的溝槽的底部的材質與基準資料取得部分的材質相一致為宜。此外，射束照射時的光學條件亦以相一致為宜。
接著，根據射束掃描，生成畫像，進行基準資料取得部分的訊號量評估(步驟903、904)。將該評估值(亮度值)作為基準訊號量而登錄在記憶體1103等之後，由掃描電子顯微鏡120取出試料(步驟905、906)。亦可如上所示預先求出基準資料(基準訊號量)，供在測定高度時的運算。
在圖1所例示的高度測定工程中，步驟104之後，讀出按照預先被記憶在記憶體1103等的掃描電子顯微鏡的光學條件的仰角θ(關於仰角θ的參數)(步驟105)。其中，亦可在讀出關於仰角的參數之後，測定溝槽L、或算出關於f的參數。
其中，成為測定對象的圖案若為訊號電子朝圖案外的脫出量依仰角而改變，且所檢測的訊號量改變者，亦可為任何形狀。
仰角θ係預先根據模擬、或對已知形狀圖案照射射束來算出，且登錄在記憶體1103等。若以模擬求出，藉由進行將包含電子顯微鏡的構成(檢測器的位置或大小、其他光學元件的配置條件等)、如光學條件(對試料的電子射束的到達能量(加速電壓)、射束電流等)般的裝置條件、及測定對象圖案的材質與形狀等至少1個的計測條件作為參數的模擬，計算由試料被放出的電子的軌道，且計算以被配置在電子顯微鏡內的檢測器所檢測的訊號電子的仰角θ。仰角θ係依檢測器的形狀及位置而改變的值。
此外，若根據對已知形狀圖案照射射束來求出仰角，係採用例如以下手法。在本例中，藉由測定在所得的SEM畫像上所呈現的陰影的長度，來算出仰角θ。圖5係說明對具有已知高度(深度)的圖案，進行射束照射，藉此求出所設定的裝置條件中的仰角θ的手法的圖。如圖5(a)所例示，若對包含高度h1 的圖案的邊緣的區域掃描射束，可得圖5(b)所示之SEM像。若觀看SEM像，可知包含有相對其他部分為相對暗的陰影的部分。此係基於仰角為θ，由離圖案502之側壁503(邊緣)為未達l(=h1 /tanθ)的距離範圍的區域被放出的訊號電子係衝撞側壁503，而無法脫出至溝槽外之故，相對於其他部分，相對較暗。
因此，利用該現象而求出某裝置條件之時的訊號電子的仰角θ。具體而言，使用輪廓504來測定陰影的長度l，藉由解出tan-1 (l/h)，求出仰角θ。如圖5(c)所例示之溝槽狀的圖案亦同，取得圖5(d)所例示之SEM畫像後，測定陰影的長度l，且算出仰角θ。
此外，可使用圖6所例示之凹錐體形狀的試樣來計測仰角θ。如上所示之試樣係可藉由例如在矽基板上進行結晶異方性蝕刻來形成，可形成正確的已知傾斜角(θS )，因此可使用在仰角θ的高精度測定。若使用錐體形狀的試樣，求出仰角θ時，可由藉由對試樣掃描射束所得的SEM畫像，測定陰影的長度l(以錐體的邊緣為起點的陰影(低亮度部分)的長度)與深度d(陰影的端部的深度)，藉由解出tan-1 (d/l)來求出。d係可藉由解出例如l2 ×tanθS 來求出。
圖8係顯示生成仰角θ的資料庫的工程的流程圖。首先，設定電子顯微鏡的裝置條件，對錐體試樣等具有已知尺寸、已知傾斜角的試料掃描射束而生成SEM畫像，且測定例如陰影的長度(步驟801、802)。接著，藉由進行如上述的運算，算出關於仰角θ的資訊(表示藉由度數法、弧度法等所表示的仰角的程度的值、或表示角度的程度的值)(步驟803)。針對複數裝置條件進行關於該仰角的資訊的算出，建構表示裝置條件與仰角的關係的資料庫(步驟804)。藉由使所建構的資料庫記憶在預定的記憶媒體(步驟805)，關於仰角的資訊收集即結束。
求出仰角θ時所使用的圖案若為所使用的圖案形狀為已知且陰影的長度與圖案形狀、仰角的關係性在幾何學上求出者，亦可使用其他形狀的圖案。
藉由預先建構資料庫，可在圖案高度測定時讀出仰角θ，且可由仰角θ、方位角f、及溝槽寬幅L求出圖案的高度H(步驟107)。
亦可將如圖6所例示的錐體試樣，作為標準試料而裝載在掃描電子顯微鏡120的試料載台上，在實際的圖案高度測定時，以與成為高度測定對象的圖案相同的光學條件照射射束，藉此求出關於仰角θ的資訊。藉由如上所示之手法，無須事前建構資料庫等，即可取得高度測定所需資訊。
其中，使用圖4，說明為求出圖案的高度，預先求出依光學條件等而改變之關於仰角θ的值，測定關於溝槽寬幅L及方位角f的值，藉此求出圖案高度的理由。圖4(a)係由側方觀看線圖案301的圖，圖4(b)係以與仰角θ呈平行的方向(圖4(a)的A-A’方向)切斷圖案時的剖面圖。首先，將圖案的高度H與仰角θ的關係式定義為數式1。
Figure 02_image001
h係表示由射束照射點401至朝向方位角f的基準線402方向的電子脫出至溝槽外為止的距離。
接著，定義數式2，作為h與方位角f的關係式。
Figure 02_image003
L係藉由取得輪廓而得的溝槽寬幅。接著，在數式1代入數式2，若形成為將圖案高度H作為解的運算式，即如數式3所示。
Figure 02_image005
數式3係溝槽寬幅L、方位角f、及仰角θ、與圖案高度H的關係式，將如上所示之關係式、或表格等參數的關連資訊預先記憶在預定的記憶媒體，藉由具備可進行運算處理的處理器的電腦系統，接收該等資訊，而可實施圖案高度測定。
將如以上所示所算出的圖案高度H作為高度資訊，輸出至被設在輸出入裝置1103等的顯示裝置等(步驟107)。
藉由進行如以上所示之處理的方法、電腦系統，即使在鄰接圖案間的間隔窄，而難以進行傾斜射束的入射，或僅以畫像處理並無法獲得充分資訊的情形下，亦可進行圖案高度的測定。
其中，由試料被放出的2次電子的能量依所使用的光學條件而改變，仰角亦依2次電子的能量改變而改變。因此，將2次電子能量、仰角θ、及方位角f作為參數，在所使用的裝置構成中進行模擬。將在該裝置中所使用的光學條件與仰角θ的關係進行資料庫化。進行高度計測時，計測溝槽等凹部的尺寸值L與方位角f，由資料庫引用仰角θ，藉此算出高度H。
接著，說明求出方位角f的其他例。圖12係顯示具有複數分割檢測面1201的檢測面110之一例的圖。圖12係顯示由試料側觀看檢測面110時的檢測面110的形狀。該等分割檢測面1201係針對電子射束通過開口1202 (電子射束的理想光軸)配列成軸對稱，設成用以將以複數方向飛散的電子進行角度辨別來進行檢測。圖13係顯示各分割檢測面1201的各個的輸出(訊號強度)的圖表。如上所述，由孔底或溝槽底被放出的電子係按照圖案的高度(深度)限制放出方向的方位角。因此，若可特定輸出預定值以上的訊號的分割檢測面1201的範圍，即可特定方位角。
圖13係顯示對如圖7所例示之線圖案所夾的空間部分照射電子射束時所得的訊號強度分布例。若為線圖案所夾的空間，以與線圖案的邊緣呈平行的方向被放出多數電子。在圖13之例中，係在90°方向及其相反的180°方向的分割檢測面出現訊號強度的尖峰。例如若特定表示預定的臨限值以上的訊號強度的檢測面，不會有被圖案遮蔽的情形，可求出在溝槽脫出的放出電子的方位角。
圖14係顯示使用具備具分割檢測面1201的檢測器的掃描電子顯微鏡，測定圖案的高度的工程的流程圖。根據在分割檢測面1201被檢測到的電子，生成SEM畫像，且使用SEM畫像，算出溝槽寬幅L(步驟1401、1402)。其中，若形成用以測定溝槽寬幅的波形輪廓，為了使S/N提升，亦可將在複數分割檢測面所得的訊號合成而生成輪廓，亦可另外具備檢測器，根據以該檢測器所檢測到的訊號，生成輪廓。
接著，電腦系統202係特定輸出預先設定的臨限值以上的訊號量的分割檢測面，且特定方位角f(步驟1403、1404)。此時，若預先按每個分割檢測面，將方位角資訊建立關連來進行記憶，且將輸出臨限值以上的訊號量的分割檢測面的方位角的加算值，特定為放出電子的方位角即可。此外，亦非為進行臨限值判定，而預先在方位角資訊與訊號強度的分布資訊被建立關連而予以記憶的表格，參照分割檢測面所輸出的每個角度的訊號強度的分布資訊，來算出方位角。
之後的處理係與圖1的流程圖相同，根據所被供予的資訊，運算圖案高度H，且輸出。其中，在圖12之例中，係藉由設置複數扇形的分割檢測面來特定方位角，惟並非侷限於此，例如，亦可在檢測面110的位置以矩陣狀配置檢測面，且在該檢測面具備閃爍器等發光元件，並且亦可藉由設置導引在各個的閃爍器所得的光訊號的複數導光體，來特定方位角。此外，亦可使用半導體檢測器等其他檢測元件。
接著，說明將限制到達檢測面110的電子的方位角的可動光圈，配置在試料與檢測面110之間，藉此求出由溝槽底被放出的電子的方位角之例。
圖15係顯示具有電子射束通過開口1501之可動光圈1500之一例的圖。圖15所例示的可動光圈1500係被配置在檢測面110與試料106之間，限制到達檢測面的放出電子的方位角。可動光圈1500係具備有以射束光軸1502為旋轉中心來進行旋轉的4個光圈葉片1503～1506。4個光圈葉片係被設置在光軸方向不同的高度，構成為由電子源101觀看，光圈葉片彼此可相重疊。各光圈葉片係由電子源101側觀看形成為扇形，可旋轉地被支持在形成電子射束通過開口1501的筒狀體。此外，各光圈葉片係藉由未圖示之旋轉機構，以射束光軸1502為旋轉中心進行旋轉，旋轉機構係藉由控制系統201的指示，控制成在任意位置形成有任意開啟角f4 的間隙。
圖17係顯示具備有第2檢測器1702、朝向第2檢測器1702將訊號電子偏向的偏向器1701、及圖15例示的可動光圈1500的掃描電子顯微鏡的概要的圖。其他構成與圖1相同。
圖18係顯示使用圖17所例示的掃描電子顯微鏡，算出放出電子的方位角，並且根據所算出的方位角，計測圖案高度的工程的流程圖。首先，使用載台1702或未圖示之視野移動用偏向器，將視野定位在測定對象部位(步驟1801)。接著，將可動光圈的開啟角設定為f1 來進行射束掃描，根據檢測面110的檢測訊號，檢測溝槽狀圖案的溝槽部分的訊號強度，且根據第2檢測器1702的輸出，生成用以測定溝槽寬幅L的畫像、或亮度輪廓(步驟1802、1803)。
此時，若檢測面110的輸出訊號(訊號強度)未滿足預定的條件，返回至步驟1801，反覆視野移動與可動光圈的條件變更，至滿足預定條件為止。經由如上所示之工程，特定方位角f。如圖16所例示，光圈的開啟角愈大，在檢測面110被檢測的訊號量愈增加，但是即使可動光圈的開啟角擴張為方位角f以上，訊號強度亦不會比此更為上升，因此可將訊號強度的上升停止的光圈的開啟角fn 定義為方位角f。在電腦系統202中，係按照圖18的流程圖，自動判定開啟角f。
其中，在本實施例中，在複數設計資料上，將配列有相同線圖案的線與間隙(line and space)圖案作為對象。視野移動時，將視野定位在以實質上相同的條件所生成的圖案，藉此抑制因對特定部位連續持續照射射束所致之帶電的蓄積，但是若不需要考慮帶電的影響，亦可藉由反覆步驟1802、1803，來特定滿足預定基準的方位角f。
另一方面，判定方位角f的同時，根據檢測器2的輸出，生成畫像或訊號輪廓，測定溝槽寬幅L(步驟1804)。其中，若反覆步驟1801～1803的工程，藉由檢測器2來檢測複數次訊號，因此亦可藉由將該訊號進行加算平均，使S/N提升，且提高溝槽寬幅L的測定精度。
接著，由記憶媒體等讀出仰角θ(步驟1805)，且將仰角θ、方位角f、及溝槽寬幅L代入[數式3]，藉此算出高度H，且輸出該高度資訊(步驟1806、1807)。
其中，若可動光圈1500位於試料106與檢測面110之間，由於訊號電子的檢測效率降低，在例如僅有1個檢測器(檢測面)的裝置等中，若不進行高度測定，亦可具備如由試料106與檢測面110之間退避的驅動機構。
圖10係顯示設定高度測定的條件的GUI (Graphical User Interface，圖形使用者介面)畫面之一例的圖。如上所示之GUI畫面係顯示在輸出入裝置1103等所配備的顯示裝置，可藉由指向裝置或鍵盤等輸入裝置，輸入測定條件。根據在GUI畫面所設定的資訊，在電腦系統202中，作成用以使掃描電子顯微鏡作動的動作程式(配方程式(recipe))，且記憶在預定的記憶媒體。
在配方程式設定畫面1001係包含有：輸入成為高度測定對象的圖案(標靶)的識別資訊的輸入視窗1002、主要設定掃描電子顯微鏡的光學條件的SEM條件設定視窗1003、及設定由所得的訊號電子來測定圖案尺寸的測定條件的測定條件設定視窗1004。
在輸入視窗1002係設有輸入成為測定對象的圖案的名稱、座標(X，Y座標)的輸入框，並且表示仰角(Elevation Angle：EA)資訊的登錄狀況的顯示框1005。在圖10之例中係顯示未登錄有仰角資訊的狀態。電腦系統202係參照被登錄在記憶體1103等的資料庫的索引，來判斷是否登錄有與在SEM條件設定視窗1003所設定的光學條件(加速電壓或加載能量等)相對應的仰角資訊，若未登錄，例如顯示為「N/A」，若有登錄，則顯示為「reg」。
在SEM條件設定視窗1003中，例如設有視野(Field Of View：FOV)的大小、加速電壓(Vacc)、射束電流(Iprobe)、供畫像生成用的訊框數(積算枚數)等輸入框。電腦系統202係根據由SEM條件設定視窗1003被輸入的資訊，設定主要控制電子顯微鏡的試料載台或電子顯微鏡的光學元件的控制程式。
在測定條件設定視窗1004中，係設有例如測定法、圖案的方向、測定演算法、畫面內所出現的邊緣數等的輸入框。根據對該等輸入框輸入資訊，進行在電腦系統202內的訊號處理條件或運算處理條件的設定。此外，在測定條件設定視窗1004係設有選擇要如何取得如仰角θ之被使用在高度測定運算的參數且以成為高度測定對象的圖案測定並無法取得的值的選擇框1006。
在圖10所例示的選擇框1006中，係選擇ADA (Automatic Data Acquisition，自動資料擷取)。若進行如上所示之設定，電腦系統202係在形成有成為高度測定對象的圖案的晶圓導入至掃描電子顯微鏡之前、或導入後，以配置在試料載台上的標準試料(例如圖6所例示的錐體試樣)被定位在射束的照射位置的方式，使試料載台動作，設定如執行圖8的步驟801～803的動作程式。藉由計測所得的仰角資訊係被記憶在記憶體1103等，俾供圖1所例示之高度測定處理之用。
101‧‧‧電子源 102‧‧‧一次電子線 103‧‧‧會聚透鏡 104‧‧‧會聚透鏡 105‧‧‧對物透鏡 106‧‧‧試料 107‧‧‧偏向器 108‧‧‧訊號電子 110‧‧‧檢測板 120‧‧‧掃描電子顯微鏡 201‧‧‧控制系統 202‧‧‧電腦系統 301‧‧‧線圖案 401‧‧‧射束照射點 402‧‧‧基準線 502‧‧‧圖案 503‧‧‧側壁 504‧‧‧輪廓 1001‧‧‧配方程式設定畫面 1002‧‧‧輸入視窗 1003‧‧‧SEM條件設定視窗 1004‧‧‧測定條件設定視窗 1005‧‧‧顯示框 1006‧‧‧選擇框 1101‧‧‧電腦可讀媒體 1102‧‧‧程式命令 1103‧‧‧記憶體 1104‧‧‧輸出入裝置 1201‧‧‧分割檢測面 1202‧‧‧電子射束通過開口 1500‧‧‧可動光圈 1501‧‧‧電子射束通過開口 1502‧‧‧射束光軸 1503～1506‧‧‧光圈葉片 1701‧‧‧偏向器 1702‧‧‧第2檢測器
圖1係顯示圖案高度測定工程的流程圖。 圖2係顯示掃描電子顯微鏡(射束照射子系統)之一例的圖。 圖3係顯示對溝槽狀圖案照射射束時的訊號電子的軌道的圖。 圖4係說明訊號電子的方位角f與仰角θ的關係的圖。 圖5係顯示對具已知高度的圖案照射射束時所得的畫像之一例的圖。 圖6係顯示對錐體試樣照射射束時所得的畫像之一例的圖。 圖7係說明訊號電子的方位角f依圖案高度而變化的樣子的圖。 圖8係顯示記憶裝置條件與仰角θ的關係的資料庫的形成工程的流程圖。 圖9係顯示取得用以求出關於方位角f的值的基準訊號的工程的流程圖。 圖10係顯示設定圖案高度測定條件的GUI畫面之一例的圖。 圖11係顯示儲存可在圖案測定工具的電腦系統上執行的程式命令的非暫態電腦可讀取媒體的一實施形態的區塊圖。 圖12係顯示具有複數分割檢測面的檢測器之一例的圖。 圖13係顯示在分割檢測面被檢測到的訊號強度分布的圖。 圖14係顯示圖案高度測定工程的流程圖。 圖15係顯示配置在試料與檢測面之間的可動光圈之一例的圖。 圖16係顯示可動光圈的開啟角與訊號量的關係的圖表。 圖17係顯示具備有可動光圈機構的掃描電子顯微鏡之一例的圖。 圖18係顯示圖案高度測定工程的流程圖。

Claims (19)

  1. 一種圖案測定方法，其特徵為： 使用圖案測定工具，接收藉由對晶圓照射射束而得的訊號； 根據訊號的接收，進行形成在前述晶圓上的1圖案與其他圖案之間的寬幅的測定、及對應1圖案與其他圖案之間的訊號量的值的特定， 根據前述經測定出的圖案間的寬幅、及前述對應1圖案與其他圖案之間的訊號量的值，由前述1圖案與其他圖案之間的部分，算出至圖案上部為止的高度資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖案測定方法，其中，根據前述訊號的接收，測定由前述1圖案與其他圖案之間被放出的訊號量，根據該測定訊號量與基準訊號量的比較，進行前述高度資訊的算出。
  3. 如申請專利範圍第2項之圖案測定方法，其中，對應前述訊號量的值f係根據以下，算出： f=b/a a：由圖案上部被放出的基準訊號量 b：測定訊號量。
  4. 如申請專利範圍第1項之圖案測定方法，其中，前述高度資訊係根據以下，算出： H=L・sinθ/2tanθ H：高度資訊 L：1圖案與其他圖案間的寬幅 θ：依檢測器的形狀及位置而改變的值 f：對應訊號量的值。
  5. 一種圖案測定工具，其係具備有：構成為對晶圓照射射束，藉此發生對應來自晶圓的訊號的輸出的射束照射子系統；及電腦子系統的圖案測定工具，其特徵為： 電腦子系統係： 使用圖案測定工具，接收藉由對晶圓照射射束而得的訊號； 根據訊號的接收，進行形成在前述晶圓上的1圖案與其他圖案之間的寬幅的測定、及對應1圖案與其他圖案之間的訊號量的值的特定， 根據前述經測定出的圖案間的寬幅、及前述對應1圖案與其他圖案之間的訊號量的值，由前述1圖案與其他圖案之間的部分，算出至圖案上部為止的高度資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項之圖案測定工具，其中，前述電腦系統係根據前述訊號的接收，測定由前述1圖案與其他圖案之間被放出的訊號量，根據該測定訊號量與基準訊號量的比較，進行前述高度資訊的算出。
  7. 如申請專利範圍第6項之圖案測定工具，其中，前述電腦系統係根據以下，算出對應前述訊號量的值f： f=b/a a：由圖案上部被放出的基準訊號量 b：測定訊號量。
  8. 如申請專利範圍第5項之圖案測定工具，其中，前述電腦系統係根據以下，算出前述高度資訊： H=L・sinθ/2tanθ H：高度資訊 L：1圖案與其他圖案間的寬幅 θ：依檢測器的形狀及位置而改變的值 f：對應訊號量的值。
  9. 如申請專利範圍第8項之圖案測定工具，其中，具備記憶前述θ的記憶媒體， 在該記憶媒體係記憶有對應前述射束照射子系統的裝置條件的前述θ。
  10. 如申請專利範圍第8項之圖案測定工具，其中，具備記憶前述θ的記憶媒體， 前述電腦系統係根據藉由對具有已知高度的圖案照射前述射束所得的訊號，測定以前述具有已知高度的圖案的邊緣為起點的陰影的長度。
  11. 如申請專利範圍第10項之圖案測定工具，其中，前述電腦系統係根據以下，算出前述θ： θ=tan-1 (l/h) l：陰影的長度 h：已知的圖案高度。
  12. 如申請專利範圍第8項之圖案測定工具，其中，具備記憶前述θ的記憶媒體， 前述電腦系統係根據藉由對具有已知傾斜角的圖案照射前述射束所得的訊號，測定以前述圖案的邊緣為起點的陰影的長度。
  13. 如申請專利範圍第12項之圖案測定工具，其中，前述電腦系統係根據以下，算出仰角θ： θ=tan-1 (d/l) d：具有已知傾斜角的圖案的陰影的端部的深度 l：陰影的長度。
  14. 如申請專利範圍第12項之圖案測定工具，其中，前述具有已知傾斜角的圖案係錐體形狀。
  15. 如申請專利範圍第5項之圖案測定工具，其中，前述射束照射子系統係具備用以裝載前述晶圓的載台，在該載台上係形成有具有已知高度、或已知傾斜角的圖案。
  16. 一種記憶程式命令的非暫態電腦可讀媒體，其係記憶可在圖案測定工具的電腦系統上執行的程式命令，俾以執行在供形成在晶圓上的圖案測定之用的電腦予以實現的方法的非暫態電腦可讀媒體，其特徵為： 藉由電腦所實現的方法係： 使用圖案測定工具，接收藉由對晶圓照射射束而得的訊號； 根據訊號的接收，進行形成在前述晶圓上的1圖案與其他圖案之間的寬幅的測定、及對應1圖案與其他圖案之間的訊號量的值的特定， 根據前述經測定出的圖案間的寬幅、及前述對應1圖案與其他圖案之間的訊號量的值，由前述1圖案與其他圖案之間的部分，算出至圖案上部為止的高度資訊。
  17. 如申請專利範圍第16項之記憶程式命令的非暫態電腦可讀媒體，其中，根據前述訊號的接收，測定由前述1圖案與其他圖案之間被放出的訊號量，根據該測定訊號量與基準訊號量的比較，進行前述高度資訊的算出。
  18. 如申請專利範圍第17項之記憶程式命令的非暫態電腦可讀媒體，其中，對應前述訊號量的值f係根據以下來算出： f=b/a a：由圖案上部被放出的基準訊號量 b：測定訊號量。
  19. 如申請專利範圍第16項之記憶程式命令的非暫態電腦可讀媒體，其中，前述高度資訊係根據以下來算出： H=L・sinθ/2tanθ H：高度資訊 L：1圖案與其他圖案間的寬幅 θ：依檢測器的形狀及位置而改變的值 f：對應訊號量的值。
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