TWI586934B

TWI586934B - Pattern measurement method and pattern measuring device

Info

Publication number: TWI586934B
Application number: TW104120729A
Authority: TW
Inventors: 川田洋揮; 栄井英雄; 笹田勝弘
Original assignee: 日立全球先端科技股份有限公司
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-06-11
Also published as: KR20170010840A; US10184790B2; JPWO2016002341A1; US20170138725A1; KR101957007B1; WO2016002341A1; JP6427571B2; TW201600828A

Description

圖案測量方法及圖案測量裝置

本發明，是有關於圖案測量方法及圖案測量裝置，尤其是，有關於可正確地進行具有立體構造的圖案的測量的圖案測量方法及圖案測量裝置。

在半導體裝置的製造過程中，近年來，進入更微細化，程序管理用的圖案的尺寸管理的重要性漸提高。且，最近，藉由將圖案立體構造化，將圖案集成化的製造法漸被適用。為了管理立體構造化的圖案的尺寸，有必要評價剖面方向的圖案的做工。為了評價圖案的剖面，是考慮將試料打破，觀察破剖面上的圖案剖面。且考慮，不將試料打破，而從試料表面朝垂直的方向挖掘，讓試料的縱方向的剖面露出的面，對於試料表面垂直的方向地形成，評價該剖面。

在專利文獻1中，藉由聚焦離子束(Focused Ion Beam：FIB)，形成錐面形狀的斜面，使用電子顯微鏡，將被形成的斜面的表面觀察像取得，藉由依據電子線的掃描距離X、及斜面的傾斜角α，運算2．X．tan α，來運算試料厚度t。

〔習知技術文獻〕〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2005-235495號公報

近年來，因為立體構造微細化的圖案成為必要，所以預測為了將那些的加工程序穩定化，將那些的深度或是高度方向的形狀和尺寸，高精度地測量的需要會提高。例如，將具有複數階層構造的裝置的階層間導通用的接觸孔，是伴隨微細化使直徑只有數十nm，藉由伴隨集成度提高的階層數的增加，深度是延伸至數千nm。且，具有立體構造的FinFET裝置的Fin線圖案，其寬度是數十nm、高度是其數倍程度的剖面形狀。在此因為是開閉電流的通路，所以考慮有必要將線的線寬在高度方向由亞nm的精度管理。

另一方面，在裝置的量產過程中，將晶圓打破的話，因為成為無法返回至其後的過程，在各過程管理每進行測量，晶圓就損失，使成品率下降。

且將晶圓打破並觀察剖面時，所需時間因為是數小時程度，剖面形狀的異常即使被檢出，也無法改善在數小時內已由量產線被製造的晶圓的程序，還是成為成品率下降的要因。

進一步，在從試料表面朝垂直的方向挖掘製作的方法中，因為挖入的體積大，包含加工時間的所需時間變長，所以同樣成為成品率下降的要因。

且如專利文獻1所說明的方式，依據電子線的掃描距離X、及加工斜面的傾斜角α，獲得試料的高度方向的資訊的話，無法進行高精度的測量。求得掃描距離之後，不將其始點(或是終點)正確地把握的話，無法高精度的測量，但是在專利文獻1中未說明將成為測量基準的點正確地求得用的手法。

以下提案，將圖案的深度方向的測量高精度地實現作為目的之圖案測量方法及圖案測量裝置。

為了達成上述目的之一態樣，以下提案一種圖案測量方法，是依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，實行構成具有形成於試料的深孔、深溝、或是立體構造的電路元件的圖案的測量，具有：藉由聚焦離子束的照射，在包含具有前述深孔、深溝、或是立體構造的電路元件的試料領域形成傾斜面的步驟；及使包含前述傾斜面及前述試料表面之間的交界的方式，設定前述掃描電子顯微鏡的視野，依據由朝該視野的電子束的掃描所獲得的檢出訊號，將前述視野的畫像取得的步驟；及使用該被取得的畫像，將成為前述傾斜面及非傾斜面的交界的第1位置界定的步驟；及界定：位於前述傾斜面內的所期的深孔或是深溝的位置、前述深孔或是深溝的底、或是與具有前述立體構造的圖案交叉的層的表面的位置也就是第2位置的步驟；及依據前述第1位置及前述第2位置之間的前述試料表面方向的尺寸、及前述斜面的角度，求得構成具有前述深孔、深溝、或是立體構造的電路元件的圖案的高度方向的尺寸的步驟。

且為了達成上述目的之進一步具體的態樣，以下提案一種圖案測量方法，依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，實行包含形成於試料的鰭片狀的圖案的電路元件的測量，具有：藉由聚焦離子束的照射，使前述鰭片狀的圖案的剖面朝其表面露出的方式，在包含前述電路元件的領域形成斜面的步驟；及使包含前述鰭片的上端、及比該鰭片的上端更下層側的領域的方式，設定前述掃描電子顯微鏡的視野，依據由朝該視野的電子束的掃描所獲得的檢出訊號，將前述視野的畫像取得的步驟；及使用該被取得的畫像，將前述鰭片狀的圖案的上端的第1位置界定的步驟；及將位於比該鰭片狀的圖案上端更試料的下層側的第2位置界定的步驟；及依據前述第1位置及前述第2位置之間的前述試料表面方向的尺寸、及前述斜面的角度，實行前述鰭片狀的圖案的高度方向的尺寸測量的步驟。

進一步，為了達成上述目的之其他的態樣，以下提案一種圖案測量裝置，是依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，具備運算裝置，其是將形成於試料上的圖案的尺寸測量，依據由前述掃描電子顯微鏡所獲得的訊號，將形成於前述試料的傾斜面及非傾斜面之間的交界界定，測量該交界及被包含於前述畫像內的圖案之間的前述試料表面方向的尺寸，依據該尺寸值、及前述傾斜面及試料表面之間的相對角，將前述圖案的高度方向的尺寸測量。

且為了達成上述目的之進一步具體的態樣，以下提案一種圖案測量裝置，是依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，將形成於試料上的圖案的尺寸測量，具備運算裝置，其是依據由前述掃描電子顯微鏡所獲得的訊號，將鰭片狀的圖案的上端的位置界定，將位於比該鰭片狀的圖案更下層側的氧化矽層的位置界定，依據前述鰭片狀的圖案的上端的位置、及前述氧化矽層及位置之間的前述試料表面方向的尺寸、及形成於前述試料上的斜面的角度，求得前述鰭片狀的圖案的高度方向的尺寸。

依據上述構成的話，成為可將圖案的深度方向的測量高精度地實現。

100‧‧‧SEM

101‧‧‧電子源

102‧‧‧引出電極

103‧‧‧電子束

104‧‧‧電容器透鏡

105‧‧‧掃描偏向器

106‧‧‧對物透鏡

107‧‧‧真空試料室

108‧‧‧試料台

109‧‧‧試料

110‧‧‧電子

111‧‧‧二次電子

112‧‧‧轉換電極

113‧‧‧感測器

120‧‧‧控制裝置

200‧‧‧FIB

201‧‧‧液體金屬離子源

202‧‧‧引出電極

203‧‧‧放出離子

204‧‧‧光柵

205‧‧‧集束透鏡

206‧‧‧試料

207‧‧‧阻斷裝置

208‧‧‧節流器

209‧‧‧校準器

210‧‧‧偏向器

211‧‧‧對物透鏡

212‧‧‧試料台

214‧‧‧二次電子感測器

215‧‧‧控制裝置

301‧‧‧運算處理部

302‧‧‧設計資料記憶媒體

〔第1圖〕顯示掃描電子顯微鏡的概要的圖。

〔第2圖〕顯示聚焦離子束裝置的概要的圖。

〔第3圖〕顯示包含掃描電子顯微鏡及聚焦離子束裝置的測量系統的一例的圖。

〔第4圖〕顯示設定對於由FIB所進行的加工領域的測量條件的GUI(圖形用戶界面、Graphical User Interface)畫面的一例的圖。

〔第5圖〕說明測量圖案重心、及傾斜交界之間的尺寸的方法的圖。

〔第6圖〕說明測量圖案重心、及傾斜交界之間的尺寸的方法的圖。

〔第7圖〕顯示為了設定測量條件所使用的GUI畫面的一例的圖。

〔第8圖〕顯示使用聚焦離子束進行了傾斜加工的試料的一例的圖。

〔第9圖〕使用聚焦離子束進行了傾斜加工的試料的側視圖。

〔第10圖〕顯示獲得試料的深度資訊的過程的流程圖。

〔第11圖〕說明在傾斜加工面設定複數視野，進行畫像取得的例的圖。

〔第12圖〕顯示施加了由聚焦離子束所進行的傾斜面加工的FinFET的剖面構造的圖。

〔第13圖〕顯示進行了傾斜面加工之後，將傾斜加工面由電子顯微鏡攝像的畫像的一例的圖。

〔第14圖〕顯示FIB斜切加工後的虛柵剖面構造的圖。

〔第15圖〕顯示測量虛柵內的鰭片的寬度的例的圖。

〔第16圖〕說明測量深孔的彎曲的部分為止的深度的測量法的圖。

〔第17圖〕顯示Fin的側壁角度的測量例的圖。

〔第18圖〕顯示包含傾斜加工領域的低倍率畫像的一例的圖。

〔第19圖〕顯示自動地實行深度測量的過程的流程圖。

〔第20圖〕顯示自動地實行Fin高度測量的過程的流程圖。

〔第21圖〕顯示進行Fin高度測量時的位置對合所使用的樣本的一例的圖。

〔第22圖〕說明Fin高度測量時，自動地設定成為測量基準的領域的例的圖。

〔第23圖〕說明自動地界定Fin頂點的手法的圖。

以下說明的實施例，主要是有關於進行使用電子顯微鏡的高度測量的方法及裝置者。將進入微細化的半導體裝置，由電子顯微鏡以外的手段測量的話，在裝置的量產工場中，處理能力和測量精度會下降，裝置管理成本會增加。因此，不適合量產。以下說明，儘可能不需要改造電子顯微鏡，就可使處理能力、測量精度、及裝置管理成本皆可良好實現的測量的方法及裝置。

在以下說明的實施例中，主要是說明對於包含測量對象的圖案存在的部分的領域，將從試料表面傾斜下降的斜面藉由加工而形成，測量露出加工表面的圖案、及下降斜面的開始位置之間的距離，將深度方向(加工前的試料表面方向為X-Y方向的情況的Z方向)的試料表面、及圖案的距離，藉由從下降斜面的開始位置及圖案的X-Y方向的距離算出，而獲得深度方向的資訊的方法及裝置。

依據以下說明的實施例的話，不需要將晶圓打破，就可以測量伴隨圖案的深度方向的尺寸、和深度方向的位置的變化圖案形狀的變化等。且，在將晶圓打破將剖面評價的測量法中，圖案是對於破剖面朝垂直的方向彎曲的情況時，將其彎曲的方向和偏離量定量地測量是困難的。即，在破剖面上的圖案剖面形狀，是成為從晶圓表面愈深愈小的情況時，是否真的圖案變細，還是對於破剖面朝垂直的方向折曲，藉由中心從破剖面偏離，剖面形狀的外觀上變小，並無法區分。對於其，依據以下說明的實施例的話，圖案的深度方向的彎曲，因為是作為露出挖下的剖面的圖案的位置偏離被測量，所以成為可與剖面形狀的變化獨立地測量。

以下說明，本實施例的一態樣，依據高倍率畫像，將圖案的深度方向的測量高精度地實現作為目的之圖案測量方法及圖案測量裝置。

使用高倍率畫像將深孔和深溝等高精度地測量用的一態樣，是提案依據由掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope：SEM)所獲得的檢出訊號，實行圖案測量的圖案測量方法，具有：藉由聚焦離子束，使包含成為測量對象的圖案或是端緣之加工領域形成斜面的方式，將前述聚焦離子束照射的步驟；及在成為前述測量對象的圖案、或是該圖案的第1部分、及前述斜面及試料表面之間的傾斜交界、或是前述前述圖案的第2部分的至少2個領域，設定前述掃描電子顯微鏡的視野(Field Of View：FOV)，將各檢出訊號取得的步驟；及依據從前述至少2個領域的視野所獲得的檢出訊號，將前述試料表面方向的尺寸測量的步驟；及依據該試料表面方向的尺寸、及前述斜面的角度，將成為前述測量對象的圖案、或是前述第1部分、及前述傾斜交界，或是前述第2部分之間的尺寸運算。

進一步提案，依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，將形成於試料上的圖案的尺寸測量的圖案測量裝置，具備運算裝置，其是具有：將藉由前述掃描電子顯微鏡所獲得的第1畫像上之比該第1畫像的視野更小的第1視野、與該第1視野不同的位置且比前述第1畫像的視野更小的第2視野、前述第1視野及前述第2視野的至少一方內將成為圖案的測量基準的第1部分及第2部分的至少1個抽出的測量游標設定的輸入裝置；及在藉由該輸入裝置被設定的第1視野的測量游標內，將前述圖案的第1部分界定，在前述第2視野內，將與前述試料表面及傾斜面之間交界、或是被設定於前述第2視野內的測量游標內的圖案的第2部分界定，將前述第1部分、及前述交界、或是第2部分之間的尺寸測量。

以下使用圖面，更詳細說明深度方向的資訊取得用的方法及裝置。

第8圖，是顯示使用FIB將試料表面加工的試料的圖，尤其是，顯示與試料表面方向(X-Y方向)交叉的方向的傾斜面是形成於試料的方式加工的例的圖。在第8圖的例中，深孔圖案密集的部分是被傾斜挖掘。左離子束從圖的右朝向對於試料表面傾斜地入射將試料表面傾斜地挖下的結果，形成有從圖的右朝向左下降的斜面。另一方面，深孔圖案，因為是對於試料表面朝垂直方向被挖掘，所以斜面到達圖案的孔底的深度為止，深孔圖案的剖面是露出斜面。

第9圖，是形成有傾斜面的試料的側視圖。離子束是從圖的右上方入射，形成有從右朝左下降的加工面。試料表面及加工面是交叉處是挖削開始點。離子束是從那直進而形成朝左下下降的加工面。在第9圖的例中，離子束、及試料表面及形成的角度，即加工面的下降角度是成為40°。

將此傾斜面從Z方向觀察的話，可以觀察到在Z方向被層疊的層的剖面。進一步，因為加工面是成為從未加工的試料表面下降的斜面，所以隨著斜面下降，相當於更深部分的深孔剖面，就會露出。即，在加工面上可見到由各式各樣的深度的位置切斷的深孔圖案的剖面形狀。在第9圖中，是從挖削開始點朝左方向水平4μm的位置中的剖面的深度，是成為3.4μm。

另一方面，在具有將圖案的尺寸測量的功能的SEM(微距量測掃描式電子顯微鏡、Critical Dimension-SEM：CD-SEM)中，為了將微細的圖案的尺寸高精度地測量，被要求較高的分解能。為了實現高分解能化，是有必要縮小試料表面及對物透鏡之間的距離(工作距離)，在有限的空間中將如晶圓的大型的試料傾斜事實上是困難的。以下說明，藉由對於試料表面從垂直的方向照射電子束，獲得高度方向(Z方向)的資訊的手法、及實現其用的裝置。

在本實施例中，施加了由FIB所進行的傾斜面形成加工之後，對於試料表面(第9圖的未加工領域的試料表面)垂直，且藉由檢出從與傾斜加工面交叉的方向照射電子束而得的訊號，將傾斜加工面的資訊取得。在傾斜加工面上，成為測量對象的圖案，或是剖面形狀會露出，藉由由CD-SEM所進行的畫像取得，就可以捕捉其位置。成為傾斜加工面及試料表面的交界(挖削開始點)及測量對象的圖案，或是與剖面形狀的距離是L的情況，該圖案，或是剖面形狀的深度(與試料表面的距離)D，是可以由數1表示。

D=L×tan θ [數1]

第10圖，是依據上述運算式，顯示獲得深度資訊的具體的過程的流程圖。預先，使用FIB形成例示在第8圖、9的傾斜加工面之後，取得其加工資訊(加工位置、傾斜角度(離子束的照射方向等))。將形成有傾斜加工面的晶圓配置於SEM的載台，依據加工資訊，使被FIB加工的部分進入電子顯微鏡較低的倍率視野的方式，將晶圓載台動作(步驟1)。如上述，被FIB加工的部分的座標資料(加工位置資訊)，因為是從FIB加工裝置被送來，所以由例如3000倍程度的倍率，就可以在SEM視野內取得加工部分。此時，FIB加工部分的亮度和對比，因為是明顯與周圍的未加工部分不同，所以藉由畫像的自動識別功能，使其加工部分是來到SEM視野的中心的方式將載台位置和視野移動(電子束移行)自動地進行，即使由此後的高倍率測量使視野變窄也可以從其中取得加工部分。

接著，對於被傾斜挖掘的部分，將複數SEM 畫像接連地攝影(步驟2)。其例如第11圖所示。在藉由FIB被傾斜挖掘的表面，成為測量對象的圖案的剖面露出的領域，因為是成為圖案愈深愈長的領域，所以具有無法由一枚的SEM畫像將全部照到的情況。

例如，為了將20nm節點以下的密集的深孔圖案測量，將倍率設成30萬倍觀察的話，顯示領域的大小是13.5cm角的情況，在SEM畫像中只能照到450nm角的正方形的領域。另一方面，孔的深度是約3.4μm的話，傾斜加工面及試料表面的交界、及具有3.4μm的深度的部分之間的試料表面方向的長度，是成為4μm。因此，為了將此領域全部由倍率30萬倍攝像，是成為需要至少9枚的SEM畫像。取得連結的畫像的情況，有必要每次一邊將視野稍為偏離，一邊攝像。但是，視野位置愈偏離，下降斜面也就是加工面因為是愈下降，所以有必要在各領域調整將SEM取得時的焦點。在此具有，以包含基準線的視野位置為基準，記錄從那的視野移動量，將視野移動量由數1作為L時求得的深度D，將焦點位置朝下方修正的功能。如此的話，焦點的調節因為可以正確且迅速，所以成為可達成測量值的高精度化及高速化。

接著，將第11圖的基準線(挖削開始線)界定，並且選擇測量深度的圖案(步驟3)。此時，位於從基準線等同距離的圖案是複數存在的情況時，將這些圍起來作為測量對象選擇。在第11圖的例中被選擇3個圖案。將被選擇的圖案的深度測量的情況時，對於例如游標內的各圖案，藉由求得游標及圖案的相對位置等的處理，將游標內的圖案的位置測量。且，圖案及周圍的對比是明確的情況時，進行二值化處理等，藉由求得作為圖案被辨認的領域的重心位置，將測量基準位置抽出也可以。且，將孔的深度測量的情況，藉由進行將孔底自動地辨認的畫像處理，將測量基準位置抽出也可以。

接著，測量被界定的基準線及被抽出的圖案重心(中心)間的尺寸，依據數1，求得深度D(步驟4、5)。依據如上述的測量法的話，將深孔等的深度測量的情況，也成為可進行依據高倍率畫像的高精度測量。假設，深孔的深度是約3μm的話，由FIB加工面上可看見孔底處、及基準線的距離是成為約4μm。孔徑是約30nm的話，為了測量其尺寸，SEM畫像的倍率是必要20萬倍程度，其SEM畫像的視野因為是約0.7μm程度，所以在照到孔底的SEM像內，未照到基準線。如上述，對於傾斜交界及測量對象，藉由各別進行使用高倍率畫像的畫像取得，就可高精度地進行深孔等的深度測量。

接著，說明成為測量的基點的基準線(傾斜交界)。基準線，是算出露出FIB傾斜挖掘面的圖案剖面的深度時成為基準的面、及傾斜挖掘面交叉的線。例如，將密集的深孔測量的情況時，晶圓表面是基準面，FIB傾斜挖掘從晶圓表面開始的線是基準線。此情況時，露出傾斜挖掘面的孔的深度，是以晶圓表面為基準時的深度。為了在SEM畫像界定此基準線，在FIB加工開始之前必需找到藉由FIB加工開始切割形成於試料表面的碳保護膜的線。因此，有必要在SEM畫像區分碳保護膜的部分、及被傾斜挖掘的部分的對比差，將其交界線決定成基準線。

以下詳細說明可如上述測量的圖案測量裝置。第1圖是顯示SEM100的概要的圖。從電子源101藉由引出電極102被引出，藉由無圖示的加速電極被加速的電子束103，是在藉由集束透鏡的一形態也就是電容器透鏡104被節流之後，藉由掃描偏向器105，在試料109上呈一次元或是二次元地掃描。電子束103是藉由被外加於被內藏在試料台108的電極的負電壓而被減速，並且藉由對物透鏡106的透鏡作用被集束地照射在試料109上。

電子束103被照射在試料109的話，從該照射處使如二次電子及後方散亂電子的電子110被放出。被放出的電子110，是藉由依據被外加在試料的負電壓的加速作用，在電子源方向被加速，與轉換電極112衝突，產生二次電子111。從轉換電極112被放出的二次電子111，是藉由感測器113被捕捉，藉由被捕捉的二次電子量，使感測器113的輸出變化。對應此輸出使無圖示的顯示裝置的輝度變化。形成例如二次元像的情況時，藉由取得朝掃描偏向器105的偏向訊號、及感測器113的輸出的同步，形成掃描領域的畫像。且，在第1圖例示的掃描電子顯微鏡中，具備將電子束的掃描領域移動的偏向器(無圖示)。此偏向器因為是使用於形成存在於不同的位置的同一形狀的圖案的畫像等。此偏向器是也稱作畫像移行偏向器，不會進行由試料載台所進行的試料移動等，但可移動電子顯微鏡的視野位置。將畫像移行偏向器及掃描偏向器作為共通的偏向器，將畫像移行用的訊號及掃描用的訊號重疊，供給至偏向器也可以。

又，在第1圖的例中雖說明將從試料被放出的電子由轉換電極一端轉換地檢出的例，但是當然不限定於這種構成，在例如被加速的電子的軌道上，將電子倍像管和感測器的檢出面配置地構成也可以。

控制裝置120，是具備：將掃描電子顯微鏡的各構成控制並且依據被檢出的電子形成畫像的功能、和依據被稱為線輪廓的檢出電子的強度分布將形成於試料上的圖案的圖案寬度測量的功能。

第2圖，是顯示FIB裝置200的概要的圖。此裝置，是由：將所期的離子放出的液體金屬離子源201、從液體金屬離子源201將離子引出的引出電極202、只有將放出離子203的中央部朝下游通過的光柵204、抑制被放出的離子擴大的集束透鏡205、使離子束無法一下子到達試料206的表面的方式將離子束軌道偏離的阻斷裝置207、調整電子束直徑及電子束電流的節流器208、將離子束軌道朝光軸上修正的校準器209、將離子束在試料面上掃描掃引的偏向器210、將離子束在試料面上集束的對物透鏡211、試料台212、捕獲聚焦離子束213入射至試料206的表面時被放出的二次電子的二次電子感測器214等所構成。

進一步具備控制上述各構成要素的控制裝置 215。控制裝置215，是將藉由節流器208使電流被調整的離子束213朝規定的加工位置照射，並且藉由將該離子束213藉由偏向器210掃描，實行所期的領域的開孔加工。且，試料台212，是具備無圖示的移動機構，可將試料206，朝X-Y方向(離子束照射方向為Z方向時)、Z 方向移動，並且傾斜、旋轉等的動作可能地構成。藉由對於試料表面的電子束的傾斜照射，進行如第8圖例示的傾斜面加工。

第3圖，是顯示包含SEM100及FIB裝置200 的測量系統的一例的圖。在第3圖例示的系統中，包含：SEM100、FIB裝置200、運算處理裝置301、設計資料記憶媒體302。運算處理裝置301，是被內藏：在SEM100和FIB裝置200，進行包含測量條件和加工條件的控制訊號的供給，依據由SEM100獲得的檢出訊號和測量結果，實行有關於圖案的測量的處理的運算處理部304；和決定測量條件和加工條件的動作程式也就是處理程式；和將測量結果等記憶的記憶體305。藉由SEM100獲得的檢出訊號，是被供給至被內藏在運算處理裝置301的CPU、ASIC、FPGA等的畫像處理硬體，進行對應目的之畫像處理。

在運算處理部304中，被內藏：由設定 FIB200的加工條件的加工條件設定部306、設定由SEM100所進行的測量條件的測量條件設定部307、設定畫像取得領域和測量框(Measurement Box或MEAS Box)的領域設定部308、依據由SEM100獲得的檢出訊號實行測量的測量實行部309、及依據被預先記憶記憶體305等的如數1的運算式運算圖案等的高度的高度運算部310。加工條件和測量條件等可藉由輸入裝置303設定，依據該設定，生成加工和測量用的處理程式。

且被設定的加工位置的座標資訊等，是作為 SEM100的測量條件，離子束的入射角度的資訊等，是作為高度運算部310的高度(深度)運算用的資訊，被記憶於記憶體305。

第4圖，是顯示設定FIB的對於加工領域的測量條件的GUI畫面的一例的圖。在第4圖例示的GUI畫面，是顯示於例如輸入裝置303的顯示裝置者，藉由使用該GUI畫面的設定，使運算處理部301，作成將SEM100控制的動作程式也就是處理程式，將其程式朝控制SEM的控制裝置120傳送。在第4圖例示的GUI畫面，主要是包含：顯示SEM畫像並且可由游標401等進行SEM畫像上的領域設定的SEM畫像顯示領域402、及將測量對象數值地定義的測量對象設定領域403(Target Definition)。SEM畫像顯示領域402的內，顯示目標畫面的領域(顯示由FIB所進行的加工領域整體404的領域)405，是使高倍率畫像的取得領域406(Sub Target)的位置和大小，可藉由指標裝置等設定地構成。進一步在領域406內中，將測量基準位置(測量始點、測量終點)抽出用的測量框407的設定是成為可能。藉由領域406和測量框407的設定被作成的動作處理程式，是使用在SEM100的控制，成為顯示於高倍率畫像顯示領域408(Sub Target)的畫像取得條件。

測量框是也稱作測量游標，在其領域內選擇性地將測量基準界定用者。在測量對象設定領域403中，不需要使用指標裝置，就可設定畫像取得條件和測量條件。測量對象設定領域403，主要是被分為：設定目標的畫像取得條件等用的設定領域409、設定高倍率畫像的取得條件的設定領域410、設定測量條件的設定領域411的3個。在將設定領域409的測量目的(Category)輸入的視窗中，本實施例中的測量目的之1個也就是高度測量(Height Measurement)被選擇。設定領域410、411中的設定項目會對應此測量目的之輸入而變化。如先述，高度測量的情況，測量始點及測量終點大分離，在1個視野內將測量始點及終點收納的話，因為成為無法高倍率觀察，所以設有設定領域410的設定項目，使可以設定複數高倍率畫像的取得條件。在設定領域410中可設定至少2個高倍率取得領域(Sub Taget 1、2)。且，雖未圖示，但是作成可設定視野(Field Of Veiw)的大小(FOV size)的大小也可以。在設定領域411中對應測量目的測量框407內的處理條件的設定是成為可能。在第4圖例示的GUI畫面中，在高度測量中，孔型的深度(Hole Depth)也是作為測量目的被設定。

如先述，將孔型的深度測量的情況，有必要將由FIB所進行的加工始點(試料表面及FIB加工領域的交界)作為基準，另一方面，接近深度孔底側的測量基準，有必要作為孔型的中心(重心)。如此，進行高度測量的情況時，因為在測量始點及測量終點，決定測量基準用的處理內容會變化，所以可以各別設定處理內容較佳。在第4圖的例中，在Sub Target 1中，進行將測量框412內的重心位置(Gravity point)413抽出的設定，另一方面，在Sub Target 2中，進行在測量框414內將傾斜交界(Tilt boundary)415抽出的設定。在測量框412內，有必要進行圖案辨認，求得其重心位置，另一方面，在測量框414中有必要不依賴圖案的位置，將傾斜交界抽出。如此藉由對應測量的目的可在測量框內的處理內容具有變化，就成為可高精度地進行高度方向的測量。

將圖案重心抽出的手法，雖考慮各種的方法，但是可考慮依據例如圖案辨認，將圖案的輪廓線抽出，依據該輪廓線的距離畫像，求得重心位置。且，將傾斜交界抽出的手法，可考慮藉由端緣效果，利用傾斜面的輝度比平坦面大的現象，對應輝度差決定兩者的交界的手法。例如，將顯示測量框414的X方向的輝度變化的波形輪廓取得，將輝度變化的位置界定也可以。且，將傾斜交界抽出的情況，孔型圖案的存在因為有可能成為妨害正確地交界抽出，所以依據圖案辨認和周期性的某構造物的抽出處理等，進行將圖案除外，或將是相鄰接的背景部及畫素值一致的等的處理等也可以。又，與被複數配列的孔型圖案相異，因為藉由畫像處理等，傾斜交界的界定容易，所以無測量游標406的設定，將傾斜交界界定也可以。

如第4圖例示，藉由以低倍率畫像，進行將傾斜交界及測量對象圖案的設定，成為可容易地實現目的圖案的高度(深度)測量。又，Sub target 2的位置，是不是由GUI畫面經由設定，而是依據供給至FIB裝置200的加工位置資訊，自動地設定也可以。且，無測量框等的設定，在Sub target 2內，只將亮度的變化點(傾斜面及試料表面的交界)自動地尋找也可以。在亮度的變化點的界定中，考慮將X方向的輝度輪廓作成，藉由將輝度輪廓微分處理，求得變化點。

第5圖，是說明將2個副目標(Sub Target) 501、502內的重心位置413、及傾斜交界415之間的尺寸測量的方法的圖。在本例中，將2個副目標501、502的畫像取得，在被設定成各別的測量框412、414中，將重心位置413、及傾斜交界415的位置界定，求得該位置、及測量框的中心的距離(△xb、△xs)。且，藉由加算副目標501及副目標502之間的視野移動量(電子束的偏向量)△x、及△xb及△xs，就成為可正確地求得加工始點及測量對象圖案間的距離。

△x，是與供給至進行畫像移行時的偏向器的訊號量成比例的值，預先記憶在記憶體305等。依據這種手法的話，成為可正確地測量位於傾斜開始點及傾斜面的測量對象圖案的試料表面方向的距離，其結果，成為可進行正確的高度(深度)測量。又，在第5圖的例中，顯示副目標及測量框的中心位置是相同的例，但是不限定於此，測量框可以設定在副目標中的任意的位置。此情況，副目標及測量框的中心位置的偏離分，是成為被加算在測量值。第6圖顯示，不是只有測量始點及測量終點，藉由也同時取得其間的畫像，而可正確地測量的例的圖。第6圖顯示，不是只有副目標501、502的畫像，其間的領域601、602的畫像也被取得的例。藉由帶電等的影響使副目標的畫像取得位置偏離的話，相同的元件被配列的試料的情況，具有不是將測量對象，而誤將鄰接的圖案作為測量對象辨認的可能性。在此在本例中，在2個目標間，在不同的位置且各別相鄰接的畫像領域間將視野重疊的方式，設定畫像取得領域。在第6圖的例中，設有重疊領域603、604、605，藉由實行使用重疊領域的圖案對照處理(圖案匹配)，畫像間的相對的位置對合是成為可能，藉由中間畫像被連結的2個目標也相對地被正確地位置對合。藉由使用依據這種正確地位置對合的連結的畫像，進行傾斜交界及測量對象圖案的測量，在高倍率畫像中，即使具有未收納在其範圍的分離的測量始點及測量終點的測量對象，也可進行高精度的測量。

在使用連結畫像的測量中，考慮例如藉由形成橫跨複數畫像的輝度輪廓，檢出顯示圖案重心及傾斜交界的輪廓的變化，求得相當於數1的L的值。

又，在至此為止的說明中，說明了在低倍率畫像上，將高倍率畫像取得領域和測量框由手動設定的例，但是依據後述的手法的話，可以將一連的過程自動地進行。將自動地進行深度測量的例使用第18圖、第19圖說明。第18圖是顯示包含傾斜加工領域的低倍率畫像 1801的一例的圖。在低倍率畫像1801的顯示領域內包含多數的孔型圖案1802。矩形1803是顯示由FIB所進行的加工領域，圖面的下方側是被施加深傾斜面加工。

第19圖，是顯示實行對於在第18圖例示的試料的自動測量的過程的流程圖。首先，將被施第18圖例示的加工的試料，朝SEM導入(步驟1901)。接著，依據FIB加工位置資訊，使低倍率取得領域與SEM的視野一致的方式，將載台移動(步驟1902)。載台移動後，掃描電子束將低倍率畫像取得(步驟1903)。接著，在低倍率畫像上，或是依據FIB加工位置資訊，設定將傾斜交界界定用的高倍率畫像取得用FOV(步驟1904)。此情況，也考慮因為藉由載台精度和程序變動等，使高倍率用畫像取得用FOV未被設定在正確的位置，所以依據如上述交界判斷規則，進行交界檢出(步驟1905)，交界未被檢出的情況時，藉由在相鄰接的領域設定視野，檢出交界。直到交界被檢出為止反覆此處理(步驟1907的搜索周邊)。在第18圖的例中在最初的視野內無交界的情況，因為考慮交界是存在於不同的Y方向的位置，所以將視野朝Y方向移動，進行交界檢出。接著，對於被檢出的交界，將位於傾斜加工面側的領域1804的畫像取得，依據該畫像作成樣本(步驟1906、1908)。樣本是將低倍率畫像的一部分切出的方式形成。使用此樣本，朝向傾斜加工面的深度方向，實行圖案尋找(步驟1909)。在進行此圖案尋找時，從領域1804朝向深度方向進行圖案檢索，將與最初的匹配位置1804的距離△Y₁取得，並且其後，是每隔△Y₁進行樣本匹配，算出匹配積分也可以。

在圖案尋找的過程中，進行圖案尋找，且將匹配積分成為規定值以下的位置界定。在第18圖的例中，領域1806是位於匹配積分成為規定值以下的位置。被包含於領域1806的圖案1808，是顯示孔型圖案的保護層殘渣等，相當於孔型圖案的底。且，圖案的底部是成為與傾斜加工面幾乎相同高度，與深孔也就是其他的孔型圖案相比較，從底部被放出的電子的檢出效率因為較高，所以對於其他的孔型圖案成為相對地明亮的圖案。比領域1806更深的領域1807因為是比孔底更深的領域，所以孔型圖案不存在。因此，進行使用依據從領域1804被抽出的畫像的樣本的尋找的話，領域1806中的匹配積分會下降。例如每隔△Y₁求得匹配積分(一致度)，藉由界定積分成為規定值以下處，就可界定顯示孔型底部的圖案。

且藉由包含圖案1808的方式，設定高倍率畫像用FOV，求得圖案重心等，將圖案1808的位置界定(步驟1910、1911)。藉由測量圖案1808的重心、及傾斜交界1809的距離，就可以求得數1的L(步驟1912)。又，顯示預先孔型底的樣本被準備的情況時，進行將傾斜交界1809為基點的圖案尋找，將匹配積分成為規定值以上處作為圖案底部界定也可以。

將如以上的動作程式，記憶在被內藏於運算處理裝置301的記憶體305、或是SEM100的記憶媒體，藉由依據該動作程式，進行SEM100的控制，就可自動地進行高精度的深度方向的測量。

以上的說明，主要是有關於測量孔型圖案的深度的手法者，但是在具有三維空間構造的圖案的高度方向的評價，應用上述的手法也可以。被稱為例如FinFET的晶體管，是使多數的被稱為Fin的構造體形成於高度方向，此Fin的高度因為是成為決定電路的性能的重要的要素，所以在半導體程序的管理，成為重要的評價項目。將這種FinFET構造中的Fin的高度測量的情況時，實行以將Fin間埋沒的氧化矽的表面為基準的測量。

以下說明測量如FinFET的三維空間構造體的高度方向的尺寸的最佳的手法。第12圖，是顯示施加了由FIB所進行的傾斜面加工的FinFET的剖面構造的圖。對於被複數配列的Fin的配置方向，複數虛柵是在垂直的方向平行地並列。朝與包含朝向其Fin的長度方向及Fin的配置方向的虛線之二次元平面交叉的方向形成有傾斜面。且，使Fin的最上部及底部露出傾斜面的方式被加工。

在被2個Fin挾持的溝的中，是由氧化矽被埋沒，Fin的先端部分是從絕緣物也就是氧化矽的層突出。在FinFET晶體管元件中，因為電流是在此突出的部分流動，所以在製造程序的管理中，對於各Fin，測量此突出的部分的寬度和高度是重要的。

第13圖，是顯示對於包含FinFET的試料領域，進行了傾斜面加工之後，將傾斜加工面由SEM攝像的畫像例(自上而下的圖像)的圖。

將Fin1301的頂上連結的假想的線，作成基準線1302。此線，是由FIB所進行的Fin的斜切開始的部分，Fin的傾斜面開始點。且，傾斜面開始點，也同時是Fin的上端位置。另一方面，在基準線的下側中的虛柵的斜切剖面，可看見貫通虛柵內部的Fin1301的剖面。進一步在第13圖例示的畫像中，照到虛柵1303、及藉由傾斜加工使其一部分被刮取的假圖案1304。且，藉由傾斜加工，使氧化矽1305的層露出加工面上。

在本例中，為了程序管理而測量Fin的高度、此虛柵內的Fin寬度。

首先，是說明Fin的高度的具體的測量法。尤其是，在從氧化矽1305露出的Fin1301的部分，因為電路動作時的電流流動，Fin的上端部及氧化矽1305的上面的距離，是決定半導體元件的性能的參數，將此尺寸管理適切地進行，是在半導體生產管理的上成為重要。第20圖，是顯示將Fin高度測量的過程的流程圖，在第3圖例示的測量系統，是依據該流程圖，實行測量。首先，朝SEM將成為測量對象的試料導入(步驟2001)。被導入的試料，是已經被施加由FIB所進行的傾斜面加工者，在該傾斜加工面使FOV被定位的方式，將載台(試料台108)移動(步驟2002)。載台的移動後，將畫像取得 (步驟2003)。接著，使用被預先登錄的樣本，在取得畫像上實行樣本匹配(步驟2004)。

第21圖是顯示樣本的一例的圖。樣本2100，是包含：鰭片1301的一部分、一部分是藉由FIB被刮取的假圖案1304、露出傾斜面的氧化矽1305、及鰭片間的空間2101。露出傾斜面的氧化矽1305的輝度，是對於其他的部分相對地較高，且，因為在X方向、及Y方向與他構件鄰接，所以藉由各別進行由包含氧化矽1305、及與該氧化矽1305的XY方向相鄰接的他構件的樣本所進行的樣本匹配，就可進行朝適切的位置的位置對合。

接著，從藉由樣本匹配被界定的位置，在規定的位置關係處設定ROI(關注區域、Region Of Interest)(步驟2005)。第22圖，是顯示在Fin1301的上端、Fin1301的右側的氧化矽上面、及Fin1301的左側的氧化矽上面，各別設定ROI2201、2202、2203的例的圖。ROI，是由樣本匹配所進行的匹配位置及規定的位置關係，依據藉由樣本匹配被界定的位置、及位置關係資訊設定於畫像上。在ROI2201中，檢出鰭片1301的上端，在ROI2202、2203中，檢出虛柵1304及氧化矽的交界(氧化矽的上面)的位置(步驟2006)。

在此，在ROI2201中，為了將圖案的先端部抽出，考慮依據例如ROI內的二次元的輝度分布資訊，將先端部界定。第23圖是顯示在ROI2201內將先端部界定用的手法的圖。如第23圖(a)例示的方式在ROI2201 內，各Y方向的不同的位置，設定X方向的輝度分布取得部2301，依據二次元的輝度分布資訊2302將圖案的先端部位置2303界定。且，如第23圖(b)例示，在X方向的不同的位置設定輝度分布取得部2303，將圖案的先端位置2303界定也可以。且，藉由畫像的對比不足，將先端部附近的位置界定困難的情況時，依據從先端部附近的圖案的曲率等，推定先端部位置的運算，求得先端部位置也可以。在ROI2202、2203中，在虛柵1304及氧化矽之間因為輝度大不同，所以藉由取得Y方向的輝度分布，求得兩者的交界位置。如以上，在將鰭片先端部界定用的ROI、及將氧化矽上面界定用的ROI中，可處理不同的檢出較佳。

接著，在被界定的先端部位置、及矽上面間，實行尺寸測量(步驟2007)。第22圖，是對於1枚鰭片，在左右2處設定ROI，顯示求得fr、fl的例。藉由雙重圖形等的多圖案形成(圖案化)法形成的圖案，因為氧化矽的高度是交互地或是由特定的周期變化，所以為了定量地求得1枚鰭片的高度，藉由求得左右雙方的尺寸，運算L=(fr+fl)/2，而求得鰭片的Y方向的尺寸較佳。如以上藉由將被求得的L代入數1，求得鰭片的高度(步驟2008)。

依據記憶了如以上的測量程序的動作處理程式的話，成為可自動且正確地獲得鰭片的高度。

接著，說明作成如上述可自動測量的動作處理程式的程序。第7圖是顯示將測量條件登錄的GUI畫面的一例的圖。在此GUI畫面上，依據使用游標401和鍵盤等的輸入，顯示測量對象設定領域403、測量對象顯示領域402、ROI畫像顯示領域701、702。在本例中，使用此GUI畫面作成動作處理程式。運算處理裝置301，是藉由圖案和座標的指定，從設計資料記憶媒體302，將設計資料讀出，顯示於測量對象領域402。本例的情況，在測量對象領域402中因為有必要顯示傾斜加工面，所以依據設計資料構築三維空間像，將該三維空間像，顯示於測量對象領域402。又，因為傾斜加工面的可看見側是對應傾斜加工面的傾斜角度變化，所以可進行傾斜加工面的角度(Tilt Angle)、加工部位的大小(Site Size)、加工部位的位置(Site Location)的設定。依據這種條件設定，從設計資料構築三維空間像。且，依據此設定，設定由FIB所進行的加工條件，構築FIB裝置200的動作處理程式也可以。且，依據FIB裝置側的加工條件的設定，設定自動測量用的處理程式也可以。

進一步，在設定領域411中，設定更具體的測量條件。在第7圖的例中，測量目的是設定氧化膜及鰭片的頂點作為鰭片的高度、測量始點、或是終點。且，設定測量用的具體的規則的欄是被設置，另一方面，適合鰭片的腳部部分(氧化膜及虛柵的交界)的規則也就是「foot」被選擇，另一方，是適合先端部的界定的「Peak」被選擇。選擇foot的話，依據例如尖峰位置間的 X方向的輝度分布的取得，檢出氧化膜及虛柵的交界的規則(或是檢出氧化矽的傾斜開始點的規則)，是作為測量條件被設定。且，選擇Peak的話，適合檢出在例如第23圖例示的尖峰頂點的規則是作為測量條件被設定。又，藉由使虛柵的與氧化膜的接觸面、及傾斜加工面交叉的方式進行加工，利用氧化膜及虛柵之間的輝度差的交界線界定就成為可能。

藉由可使用如以上的GUI畫面的測量條件的設定，就成為可容易地設定適切的動作條件。

又，因為Fin寬度是隨著接近頂上而漸窄，所以將Fin寬度測量時，有必要同時測量從頂上下降多少的部分。在此，將L測量。將θ作為朝晶圓表面的FIB入射角度的話，L×tan θ，是顯示所測量虛柵內的Fin寬度的部分從Fin的頂上下降多少。

在此測量場所的附近，將FIB斜切加工位置一邊偏離一邊進行同樣的測量的話，就可以對於各式各樣的L，測量虛柵內的Fin寬度。這是顯示在虛柵內，隨著從Fin的頂上下降，Fin寬度如何變化的資料，依據此，可以知道虛柵內的Fin的剖面形狀。

例如，進行使用FIB的垂直剖面的薄膜加工，藉由透過型電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope：TEM)觀察該薄膜試料，將三維空間構造的圖案評價也可以，但是在薄片的切出及測量因為花費約1小時的時間，為了將晶圓和晶片內的面內分布監控是成為需要很多的時間及勞力。另一方面，依據如上述手法的話，因為可由可數分鐘完成的FIB斜切加工、及可10秒程度完成的CD-SEM測量知道剖面形狀，所以可以大幅地節約生產程序的時間及勞力。

接著，說明將上述的實施例中的FIB斜切的方向，旋轉90°的情況的實施例。第14圖，是被FIB斜切加工的虛柵剖面構造。由沿著虛柵的長度方向的方向，且朝對於Fin的長度方向垂直的方向使FIB入射。在FIB斜切加工面中，虛柵的剖面是從其頂上露出至底部為止。在FinFET晶體管元件中，由之後的程序使虛柵由導電性的金屬被置換，藉由朝那外加電壓，由虛柵橫跨的部分，進行流動於Fin的電流的開閉。因此，對於各虛柵，測量橫跨Fin的虛柵的寬度和高度是重要的。

將此被FIB斜切加工的部分，從晶圓表面的上方由自上而下SEM觀察的虛柵剖面的例，如第15圖所示。虛柵，是位於氧化矽上，橫跨Fin地形成。在此，將成為測量圖案的高度時的基準的高度，作為氧化矽的表面。其表面，是將藉由FIB傾斜地切割開始線，作為基準線。在FIB傾斜挖掘面所照到的SEM畫像中，顯示被傾斜地切割的虛柵圖案的剖面。虛柵圖案的剖面，是露出傾斜挖掘面上。例如，將虛柵的頂上部分自動辨認，將其部分的線寬測量。接著，設定成為圖案的高度測量的基點的「高度基準線」。例如，在FIB加工面及未加工面之間，可看見各畫像對比急劇地變化的交界線，虛柵位於氧化矽上的構造中，在虛柵的底部因為材質是從聚矽變化至氧化矽，所以還是畫像對比變化較急劇。在這種對比變化的交界線上，設定高度基準線。

且測量此高度基準線、及虛柵的頂上部分之間的距離，換言之，SEM畫像上的縱方向的間隔。從其距離，算出實際的圖案構造中的「層疊方向的高低差」。測量的輸出資料，是只有該高低差，或是將高低差及線寬尺寸測量值成對者。

露出斜切面的虛柵剖面，雖朝下方延伸者，但停止於與其正下方的氧化矽的剖面碰撞處。因為，虛柵是位於氧化矽上。因此，為了找到基準線，尋找虛柵剖面是下方斷掉處即可。

測量從該基準線至虛柵內的Fin為止的距離 L，計算L×tan θ的話，就可以知道虛柵內的Fin寬度，是表示Fin的多少的高度的尺寸。

但是可取代將各圖案的形狀和深度個別測量後平均化，而將各圖案以高倍率個別觀察的畫像重疊，作成合成圖案畫像，將其形狀和尺寸等測量也可以。在至此為止的說明中，前提是各圖案的形狀和尺寸幾乎均一，但是如此作成合成畫像後測量的話，合成畫像，就可以視覺地取得均一的圖案的形狀和尺寸。且，將如此作成的各深度的合成畫像，在縱方向並列將3次元的像作成的話，就成為可視覺地取得圖案的立體構造。如此，不是只有將程序數值地管理，藉由立體畫像視覺地辨認也重要。

但是說明在例如深孔圖案形成程序，對於晶圓表面垂直地開口正直的深孔進行測量的方法。在第16圖中，顯示深孔加工的彎曲的測量例。圖是深孔加工領域的自上而下的圖像的意示圖，可看見從圖上朝下下降的FIB傾斜挖掘加工面。在其上部及左右部分中，具有未加工的試料表面，在那可看見深孔的入口。若深孔是對於試料表面被垂直地挖掘的話，深孔的入口、及加工領域的剖面形狀，是在圖中被看成在水平或是垂直方向的假想的直線上並列。

但是若深孔是從垂直傾斜，或是由中途處彎曲的話，露出傾斜挖掘加工面的剖面形狀，不會並列在假想的直線上而偏離。換言之，對於接觸孔的該接觸孔的深度方向垂直交叉的方向的位置會變位。測量對象圖案，是只有從假想的直線朝右方向B偏離。且，只有從基準線遠離距離L。因此可知，測量對象圖案，是從晶圓表面的深度L×tan θ處，只有朝圖的右方向偏離B。即可知，測量對象圖案是在深部分朝右方向彎曲。如此為了界定接觸孔彎曲的部分的深度，考慮朝向Y方向進行使用例如第18圖例示的樣本的尋找，將一致度成為規定值以下處(藉由圖案的偏離，使積分下降處)作為深度測量用的基準。且，適用將被直線地配列的圖案的配列的彎曲點界定用的其他的規則也可以。

在第17圖顯示Fin的側壁角度的測量例。某 Fin圖案的某部分的側壁與畫面的水平方向形成的角度作為α。且，測量該角度的畫面內的位置、及基準線的距離是作為L。此時，實際的Fin圖案與晶圓表面的水平面形成的側壁角度ζ，是由以下的式被算出。

ζ=tan α×tan θ [數2]

這是因為藉由斜剖面的傾斜θ，使露出斜剖面的側壁角度在外觀上變化。

Fin的側壁的平面的凹凸，已知會對於FinFET裝置的電氣特性影響不良產生。因此，在生產過程中，測量側壁的平面的凹凸程序的管理是重要的。但是，因為側壁表面是對於SEM像的電子線的入射方向，成為幾乎水平的角度，所以側壁表面的凹凸是在SEM像中幾乎看不見。

但是在形成由FIB所進行的傾斜挖掘的表面的自上而下SEM像中，可將凹凸比較良好地取得。由於，將在Fin線的長度方向下降的斜面，由FIB的傾斜挖掘形成的話，在其斜面的自上而下SEM像中，照到Fin圖案的側壁，是成為對於側壁表面幾乎垂直的呈平面切出的剖面形狀。在那被觀測到，Fin側壁的線端緣粗糙度(LER：Line Edge Roughncss)是對於Fin的高度方向變化。由此可知，與習知未傾斜挖掘的由Fin圖案的自上而下SEM像測量的方式相比，可更明瞭地觀測側壁的LER。因為，被傾斜挖掘的表面是將側壁切除，該部分是顯現幾乎90°的端緣。這種端緣是在SEM像中被明瞭地照到，但是未傾斜挖掘的情況時，這種端緣是不存在。進一步照到，隨著朝Fin線圖案的長度方向前進，Fin的高度方向變化的側壁LER。這是因為包含長度方向的LER、及側壁的高度方向的LER的雙方的LER，所以可以將此作為顯示側壁的凹凸的指標值，應用在程序管理。

又，SEM100及FIB裝置200，雖是各別獨立的裝置，但是可以由LAN(網路)通訊被網路連結。首先，將在FIB裝置被施加了加工的晶圓上的座標資訊，經由網路朝SEM100送出。且，將在FIB裝置搭載了SEM的FIB-SEM作為加工裝置使用的情況時，將藉由被搭載於FIB的SEM所取得的自上而下的圖像，與座標資料一起朝SEM100送出也可以。可以使用預先取得的座標資料將SEM控制的話，成為可自動地將測量對象處位於SEM的視野位置。

因為座標資料是從FIB被送出，所以以原地為中心，尋找被加工的場所。若被加工的部分的SEM畫像被送出的話，在晶圓面內可自動地探索與該畫像相似的場所。由SEM裝置所測量的資料，是通過LAN(網路)通訊朝外部的記憶媒體送出也可以。

但是在FIB加工剖面照到二個的不同的種類的圖案形狀的情況時，可進行將那些的位置關係的偏離定量地測量的疊加(Overlay：OVL)測量。例如，在溝(溝槽)的底打開通孔(孔)之溝槽內穿孔構造中，使孔的中心位在溝槽的中心線上的方式將孔形成因為是重要，所以測量其偏離量的疊加測量是在程序管理上成為必要。但是，因為溝愈深，由底發生的二次電子到達感測器愈困難，溝底的孔的像是成為比較不鮮明，在溝的中心線及孔的中心的OVL測量中其精度是具有比較降低的傾向。

在此，傾斜挖掘的斜面，是藉由在溝的長度方向下降的方式由FIB加工，隨著斜面變深，而容易檢出來自溝底的孔的二次電子，而具有孔的像成為更鮮明的傾向。例如，在第12圖的例中，在Fin及Fin之間具有溝，溝中為止是被氧化矽埋沒。如此，使可看見從溝的上端至底部為止(從Fin的上端至底部為止)的剖面形狀的方式，藉由施加將FIB從圖上朝向下傾斜切削的加工，就可以期待如上述的效果。

因此，因為可以將孔的中心點的位置更精度佳地測量，所以可以提高OVL測量精度。且，斜面的深度是比溝底更深的話，在溝底的孔的剖面因為在斜面上可看見，所以藉由測量這些，就可以定量地測量：孔的深度方向的形狀變化、和孔是否橫跨對於晶圓表面垂直方向正直地形成。

這種OVL測量，其他也可以應用於：晶圓表面的保護層圖案、及形成於晶圓內部的圖案的OVL測量等各式各樣者。尤其是，晶圓內部的圖案是從表面至數微米以上深處中的情況時，與使用一般的SEM的測量相比，成為可更高精度地OVL測量。由於，在使用一般的SEM的測量中，無法充分地捕捉從孔底被放出的二次電子，使圖案的像質極端地下降。

且在晶圓表面帶電容易的情況等，將電子束照射的話，晶圓內的圖案及晶圓表面是成對且局部地形成電容器，會藉由朝其靜電容量被放電的電荷而局部帶電。從試料被放出的電子因為是藉由帶電軌道而變化，所以觀察像也成為反映了帶電的畫像。但是，此帶電像不是晶圓內的圖案本身，帶電領域的輪廓因為也不鮮明，所以具有OVL測量精度成為下降的要因的可能性。另一方面，藉由進行依據傾斜面加工的測量，而可以測量在斜面的表面出現的實物的圖案，且因為可以將來自那的二次電子直接測量，所以圖案的輪廓成為更鮮明，可以提高OVL測量精度。

由FIB被傾斜挖掘的晶圓，不需要廢棄，朝生產線返回，使產量不會下降。由FIB被加工的部分，雖是由之後的過程回收困難，但是可將其以外的未承受破壞的部分經過之後的過程，作為裝置的功能。實際上，例如，記錄包含由FIB被加工的部分的區塊(shot)或是晶片(chip)，在之後的方塊切割過程後只有將該區塊廢棄。在FIB加工中，會發生：碳保護膜被覆裝置圖案、藉由Ga離子束使Ga金屬污染發生、或是由從其部分飛散的碎片所產生的異物污染。但是，如此的領域，因為是以被FIB加工的部分為中心半徑數微米程度的大小，所以將大小也有約10毫米以上的區塊的部分廢棄的話，其他的區塊就不受如此的影響，之後可作為良品獲得。

且藉由從FIB裝置本身發生的碎片，也有晶圓背面和表面的大範圍被異物污染的情況。在通常的FIB加工裝置中，具有可以將載著晶圓的載台朝各式各樣的方向傾斜的萬向架機構，可以改變對於晶圓表面的FIB的入射方向。

但是這種萬向架機構因為具有比較複雜的機械的構造，所以具有從其部分發生碎片使晶圓的背面和表面等被異物污染。

在此，可以不使用這種萬向架機構，將晶圓水平而不傾斜地保持，由比較單純的構造的載台，使FIB的圓柱，對於例如晶圓的表面成為40°仰角的角度地固定。如此的話，因為可以將來自萬向架機構的異物發生消除，所以可以抑制晶圓的異物污染，可以將晶圓返回至生產過程。

藉由FIB的圓柱的構造的限制，將對於晶圓的仰角成為40°以下的話，圓柱因為與晶圓接觸，所以將仰角儘可能地變小。因為，仰角愈小，在FIB加工面就可以取得愈多的剖面形狀。如此的話，可更詳細測量深度方向的剖面形狀的變化。換言之，不太有必要藉由萬向架機構將仰角朝各式各樣改變，成為儘可能小仰角的方式，晶圓載台及FIB圓柱皆固定的單純的裝置構造的話，可以更詳細測量由傾斜挖掘所產生的深度方向的圖案的尺寸變化，且，因為幾乎無異物污染的晶圓返回至生產過程所以可以幾乎不會減少產量地測量，進一步裝置及構造因為成為單純所以藉由抑制裝置價格可使設備投資更減少。

順便一提，在上述的裝置構造中，將通過晶圓的中心點的晶圓表面的法線作為旋轉軸，將晶圓旋轉的機構是必要的。因為，在例如FinFET裝置中，Fin線及Gate線是形成彼此垂直交叉，為了測量雙方的深度(高度)方向的形狀變化，有必要從2方向進行由FIB所進行的傾斜挖掘。但是在晶圓載台組入將旋轉的機構的話，從那會發生碎片成為異物污染的要因。

在此，將晶圓導入FIB的真空室之前，設置將晶圓朝任意的角度旋轉的機構。在Fin線或是Gate線的長度方向成為與FIB電子束平行的角度，將晶圓的裂痕作為標記將晶圓旋轉，載置在晶圓載台，開始由FIB所進行的傾斜挖掘加工較佳。

Claims

一種圖案測量方法，是依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，實行構成具有形成於試料的深孔、深溝、或是立體構造的電路元件的圖案的測量，其特徵為，具有：藉由聚焦離子束的照射，在包含具有前述深孔、深溝、或是立體構造的電路元件的試料領域形成傾斜面的步驟；及使包含前述傾斜面及前述試料表面之間的交界的方式，設定前述掃描電子顯微鏡的視野，依據由朝該視野的電子束的掃描所獲得的檢出訊號，將前述視野的畫像取得的步驟；及藉由該被取得的畫像的畫像處理，將成為前述傾斜面及非傾斜面的交界的第1位置界定的步驟；及藉由畫像處理，界定：位於前述傾斜面內的所期的深孔或是深溝的位置、前述深孔或是深溝的底、或是與具有前述立體構造的圖案交叉的層的表面的位置也就是第2位置的步驟；及依據前述第1位置及前述第2位置之間的前述試料表面方向的尺寸、及前述傾斜面的角度，求得構成具有前述深孔、深溝、或是立體構造的電路元件的圖案的高度方向的尺寸的步驟。
如申請專利範圍第1項所記載的圖案測量方法，其中，前述深孔，是形成於半導體晶圓的接觸孔。
如申請專利範圍第2項所記載的圖案測量方法，其中，前述第2位置，是顯示前述接觸孔的底的圖案部位、前述接觸孔的重心位置、或是對於接觸孔的該接觸孔的深度方向垂直交叉的方向的位置變位的位置。
一種圖案測量方法，是依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，實行包含形成於試料的鰭片狀的圖案的電路元件的測量，其特徵為，具有：藉由聚焦離子束的照射，使前述鰭片狀的圖案的剖面朝其表面露出的方式，在包含前述電路元件的領域形成斜面的步驟；及使包含前述鰭片的上端、及比該鰭片的上端更下層側的領域的方式，設定前述掃描電子顯微鏡的視野，依據由朝該視野的電子束的掃描所獲得的檢出訊號，將前述視野的畫像取得的步驟；及藉由該被取得的畫像的畫像處理，將前述鰭片狀的圖案的上端的第1位置界定的步驟；及藉由畫像處理，將位於比該鰭片狀的圖案上端更試料的下層側的第2位置界定的步驟；及依據前述第1位置及前述第2位置之間的前述試料表面方向的尺寸、及前述斜面的角度，實行前述鰭片狀的圖案的高度方向的尺寸測量的步驟。
如申請專利範圍第4項所記載的圖案測量方法，其中，前述電路元件是FinFET。
如申請專利範圍第5項所記載的圖案測量方法，其中，對於前述第2位置，將前述鰭片的寬度的尺寸測量。
如申請專利範圍第6項所記載的圖案測量方法，其中，將前述第2位置的鰭片的側壁的角度測量。
一種圖案測量裝置，是依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，將形成於試料上的圖案的尺寸測量，其特徵為：具備運算裝置，其是依據由前述掃描電子顯微鏡所獲得的訊號，將形成於前述試料的傾斜面及非傾斜面之間的交界界定，以包含前述交界的方式，設定前述掃描電子顯微鏡的視野位置，從該視野位置取得畫像，藉由前述畫像的畫像處理測量被包含於該交界及前述畫像內的圖案之間的前述試料表面方向的尺寸，依據該尺寸值、及前述傾斜面及試料表面之間的相對角，將前述圖案的高度方向的尺寸測量。
如申請專利範圍第8項所記載的圖案測量裝置，其中，前述運算裝置，是依據從至少2個視野位置所取得的畫像，運算前述傾斜面及非傾斜面之間的交界、及前述圖案的位置。
一種圖案測量裝置，是依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，將形成於試料上的圖案的尺寸測量，其特徵為：具備運算裝置，其是依據由前述掃描電子顯微鏡所獲得的訊號，將形成於前述試料的傾斜面及非傾斜面之間的交界界定，以包含前述交界的方式，設定前述掃描電子顯微鏡的視野位置，從該視野位置取得畫像，藉由前述畫像的畫像處理測量被包含於該交界及前述畫像內的圖案之間的前述試料表面方向的尺寸，依據該尺寸值、及前述傾斜面及試料表面之間的相對角，將前述圖案的高度方向的尺寸測量，前述運算裝置，是將前述圖案的重心界定，將該重心及前述交界之間的尺寸測量。
如申請專利範圍第8項所記載的圖案測量裝置，其中，前述運算裝置，是將顯示前述圖案的底的位置界定，將顯示該圖案的底的位置及前述交界之間的尺寸測量。
如申請專利範圍第8項所記載的圖案測量裝置，其中，前述運算裝置，是將前述圖案朝對於前述圖案的深度方向垂直交叉的方向變位的位置界定，將該位置及前述交界之間的尺寸測量。
一種圖案測量裝置，是依據由掃描電子顯微鏡所獲得的檢出訊號，將形成於試料上的鰭片狀的圖案的尺寸測量，其特徵為：具備運算裝置，其是依據由前述掃描電子顯微鏡所獲得的訊號，以包含鰭片狀的圖案的上端、及比該鰭片狀的圖案的上端更下層側的領域的方式，設定前述掃描電子顯微鏡的視野位置，從該視野位置取得畫像，藉由前述畫像的畫像處理將該鰭片狀的圖案的上端的位置界定，藉由前述畫像的畫像處理將位於比該鰭片狀的圖案更下層側的氧化矽層的位置界定，依據前述鰭片狀的圖案的上端的位置、及前述氧化矽層及位置之間的前述試料表面方向的尺寸、及形成於前述試料上的斜面的角度，求得前述鰭片狀的圖案的高度方向的尺寸。
如申請專利範圍第13項所記載的圖案測量裝置，其中，前述運算裝置，是依據使用包含前述氧化矽及鰭片的樣本的樣本匹配，將前述鰭片狀的圖案的上端的位置、及氧化矽層的位置界定。
如申請專利範圍第14項所記載的圖案測量裝置，其中，前述運算裝置，是依據鰭片狀的圖案的上端位置、及該鰭片狀的圖案的腳部部分的位置的界定，求得前述鰭片狀的圖案的高度方向的尺寸。