TWI765263B - 帶電粒子線裝置 - Google Patents

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Abstract

即使當位於不同層的圖樣之間的疊合偏差量大的情形下，仍能穩定地執行疊合偏差量的正確的測定。 此帶電粒子線裝置，具備：帶電粒子線照射部，對試料照射帶電粒子線；及第1檢測器，檢測來自前述試料的二次電子；及第2檢測器，檢測來自前述試料的反射電子；及圖像處理部，基於前述第1檢測器的輸出，生成包含位於前述試料的表面的第1圖樣的圖像之第1圖像，並且基於前述第2檢測器的輸出，生成包含位於前述試料的比表面還下層的第2圖樣的圖像之第2圖像。控制部，基於針對前述第1圖像的第1樣板圖像，調整前述第1圖像中的測定區域的位置，並且基於針對前述第2圖像的第2樣板圖像，調整前述第2圖像中的測定區域的位置。

Description

帶電粒子線裝置
本發明有關帶電粒子線裝置。
半導體元件，是藉由運用微影處理及蝕刻處理，進行將形成於光罩的圖樣轉印至半導體晶圓上之工程，反覆此而被製造出來。半導體元件的製造工程中，微影處理及蝕刻處理的良莠、以及異物的產生等，會大幅影響被製造出的半導體元件的良率。是故，及早或事先偵測出製造工程中的異常或不良發生，係十分重要。因此，半導體元件的製造工程中，會進行形成於半導體晶圓上的圖樣之計測或檢査。尤其是，近年來隨著半導體元件的微細化的進一步進展與三維化發展，確切地執行不同工程間圖樣的疊合管理之重要度隨之升高。
以往的裝置中，會進行基於藉由將光照射至半導體元件而得到的反射光，來計測各工程中作成的圖樣位置，計測在不同工程間之圖樣的疊合偏差量。但，由於圖樣的微細化的進展，依賴光的偏差量檢測手法，開始變得難以獲得必要的檢測精度。因此，使用解析力比光還高的掃描型電子顯微鏡來計測圖樣的疊合偏差量之需求隨之升高。
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化(double patterning)形成的2個圖樣間的偏差量。另，專利文獻1是以在半導體元件表面形成的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。
此外，專利文獻2中揭示的掃描型電子顯微鏡，是藉由二次電子檢測器檢測從形成於照射區域內的表面之圖樣產生的訊號，而藉由反射電子檢測器檢測從形成於照射區域內的下部層之圖樣產生的訊號。基於同時被檢測出的2個訊號來計測表面圖樣與下層圖樣間的疊合偏差量。一般而言，二次電子包含較多試料表面的資訊，反射電子包含較多比試料表面還下層的內部的資訊。
但，若欲使用專利文獻2的裝置來計測表面圖樣與下層圖樣的疊合偏差量，會有以下的問題。亦即，此專利文獻2的裝置中，是藉由二次電子圖像中的表面圖樣、或反射電子圖像中的下層圖樣的其中一方的圖樣位置，來決定雙方的圖像中的圖樣計測位置。在此情形下，若表面圖樣與下層圖樣的位置偏差大，則可能發生未被用於圖樣對位之圖樣會由於計測位置的偏差而變得無法正常計測。此外，當表面圖樣與下層圖樣為反覆圖樣的情形下，若表面圖樣與下層圖樣之間的疊合偏差變大，則會有算出偏差了反覆周期份量的計測值之虞。 [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]日本特開2014-86393號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明係考量以上的技術性待解問題而完成，目的在於提供一種帶電粒子線裝置，即使當位於不同層的圖樣之間的疊合偏差量大的情形下，仍能穩定地執行疊合偏差量的正確的測定。 [解決問題之技術手段]
本發明之帶電粒子線裝置，具備：帶電粒子線照射部，對試料照射帶電粒子線；及第1檢測器，檢測來自前述試料的二次電子；及第2檢測器，檢測來自前述試料的反射電子；及圖像處理部，基於前述第1檢測器的輸出，生成包含位於前述試料的表面的第1圖樣的圖像之第1圖像，並且基於前述第2檢測器的輸出，生成包含位於前述試料的比表面還下層的第2圖樣的圖像之第2圖像。控制部，基於針對前述第1圖像的第1樣板圖像，調整前述第1圖像中的測定區域的位置，並且基於針對前述第2圖像的第2樣板圖像，調整前述第2圖像中的測定區域的位置。 [發明之效果]
按照本發明，能夠提供一種帶電粒子線裝置，即使當位於不同層的圖樣之間的疊合偏差量大的情形下，仍能穩定地執行正確的測定。
以下參照所附圖面說明本實施形態。所附圖面中，功能上相同的要素可能以相同編號表示。另，所附圖面雖示意依循本揭示的原理之實施形態或建置例，但它們是用來理解本揭示，絕非用來限定性地解釋本揭示。本說明書的記述僅是典型的示例，未以任何意義限定本揭示之申請專利範圍或適用例。
本實施形態中，雖充分詳細地撰寫其說明以便所屬技術領域者實施本揭示，但其他建置、形態亦為可能，應當理解可不脫離本揭示的技術思想之範圍與精神而做構成、構造的變更或多樣要素的置換。是故，以下的記述不得限定解釋其字面。
[第1實施形態] 首先，參照圖1說明作為第1實施形態之帶電粒子線裝置的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略構成。此SEM，具備電子光學系統亦即鏡柱1、及試料室2。
鏡柱1，具備使應當照射的電子線(帶電粒子線)產生之電子槍3、聚光透鏡4、校準器5、ExB濾波器6、偏向器7、及對物透鏡8，而作用成為帶電粒子線照射部。聚光透鏡4及對物透鏡8，使電子槍3中產生的電子線匯聚，使其照射至作為試料的晶圓11上。偏向器7，為了將電子線在晶圓11上掃描，而遵照施加電壓使電子線偏向。校準器5，構成為使得用來將電子線對於對物透鏡8做校準的電場產生。ExB濾波器6，為用來將從晶圓11發出的二次電子捕捉入二次電子檢測器9。
此外，在鏡柱1、及試料室2，設有用來檢測來自晶圓11(試料)的二次電子之二次電子檢測器9(第1檢測器)、及用來檢測來自晶圓11的反射電子之反射電子檢測器10(第2檢測器)。另，晶圓11，載置於試料室2中設置的XY平台13上。在XY平台13上，除了晶圓11，還能夠載置用於射束校正之標準試料。此外，在XY平台13的上方，為了校準晶圓11，而配備有用來將晶圓11做光學性觀察之光學顯微鏡14。
此SEM還具備放大器15，16、電子光學系統控制器17、平台控制器18、圖像處理單元19、及控制部20。放大器15及16，將來自二次電子檢測器9及反射電子檢測器10的檢測訊號放大而向圖像處理單元19輸出。電子光學系統控制器17，遵照來自控制部20的控制訊號而控制鏡柱1內的校準器5、ExB濾波器6、偏向器7等。
平台控制器18，遵照來自控制部20的控制訊號，輸出用來驅動XY平台13的驅動訊號。控制部20，例如能夠藉由汎用電腦來構成。
圖像處理單元19，遵照從放大器15及16接收的放大檢測訊號，生成晶圓11的表面的基於二次電子而得到之圖像P1(第1圖像P1)、及表面的下層的基於反射電子而得到之圖像P2(第2圖像P2)。圖像處理單元19，作為一例，具備邊緣抽出部1901、平滑化處理部1902、及匹配處理部1903。
邊緣抽出部1901，抽出晶圓11的表面的圖像(第1圖像P1)、及比表面還下層的圖像(第2圖像P2)中包含之圖樣的邊緣。平滑化處理部1902，例如執行對於第1圖像P1及第2圖像P2之平滑化處理，以作為邊緣抽出部1901所做的邊緣抽出之前處理。
圖2概略性示意圖像處理單元19的動作。如模型化示意般，匹配處理部1903，執行平滑化處理及邊緣抽出後的第1圖像P1、與第1圖像P1用的樣板圖像T1之匹配。此外，匹配處理部1903，執行平滑化處理及邊緣抽出後的第2圖像P2、與第2圖像P2用的樣板圖像T2之匹配。遵照此匹配的結果，控制部20中，測定區域的位置會被調整，並且晶圓表面與下層之間的疊合偏差量會被計測出。此處，平滑化處理的有無及其強度、以及邊緣抽出處理的有無執行，能夠訂為可依每一圖像而選擇。
控制部20，透過電子光學系統控制器17、及平台控制器18，掌管掃描型電子顯微鏡(SEM)的全體控制。控制部20，雖圖示省略，但能夠包含滑鼠或鍵盤等供使用者用來輸入指令之輸入部、顯示拍攝圖像等之顯示部、及硬碟或記憶體等之記憶部。此外，控制部20，例如能夠具備生成前述的樣板圖像之樣板圖像生成部2001、計測晶圓11中的圖樣的偏差量之偏差量計測部2002、及調整測定區域的位置之測定區域位置調整部2003。
(動作) 接著，參照圖3的流程圖，說明第1實施形態之掃描型電子顯微鏡中的晶圓(試料)的疊合計測的手續。
首先，控制部20從未圖示的輸入部、或未圖示的顯示部中顯示的GUI畫面，受理測定對象亦即晶圓11之選擇、適用的配方(recipe)之選擇、及疊合偏差計測的執行的需否之選擇，而開始疊合計測(步驟S31)。控制部20，將被選擇的晶圓11載入到試料室2內的XY平台13上(步驟S32)。
接著，控制部20基於藉由光學顯微鏡14拍攝的光學顯微鏡像、與藉由二次電子檢測器9及/或反射電子檢測器10拍攝的SEM圖像，執行晶圓11的校準(步驟S33)。其後，控制部20控制XY平台13，使晶圓11移動至配方中登錄的疊合偏差測定點(步驟S34a)，取得低倍的SEM圖像來判斷應當取得圖像之位置，執行必要的調整(步驟S34b)。
接下來步驟S34c中，遵照配方中登錄的拍攝條件取得SEM圖像(第1圖像P1、第2圖像P2)。控制部20，執行取得的SEM圖像(第1圖像P1、第2圖像P2)、與配方中保存的樣板圖像T1、T2之匹配，遵照該匹配的結果，調整第1圖像P1及第2圖像P2中的測定區域的位置(步驟S34d)。配方中，包含來自二次電子檢測器9的訊號所造成的二次電子圖像(第1圖像P1)的相關之第1樣板圖像T1、與來自反射電子檢測器10的訊號所造成的反射電子圖像(第2圖像P2)的相關之第2樣板圖像T2。步驟S34c中，執行第1樣板圖像T1與第1圖像P1之匹配，並且執行第2樣板圖像T2與第2圖像P2之匹配。另，有關第1樣板圖像T1、及第2樣板圖像T2的生成/登錄方法後述之。
接下來步驟S34e中，基於步驟S34d中的匹配(測定區域的位置調整)的結果，辨明第1圖像P1與第2圖像P2之間的圖樣圖像的位置差異。基於此差異，計算第1圖像P1與第2圖像P2的疊合偏差量。控制部20，判斷針對配方中規定的所有測定點，疊合偏差量的計算是否已結束(步驟S34f)。當尚剩餘測定點的情形下(No)，控制部20使電子線的照射範圍移動至下一測定點，反覆做圖像之取得、疊合偏差量之算出。當針對所有測定點測定已結束的情形下(Yes)，控制部20將晶圓11從XY平台13卸載(步驟S35)，輸出疊合偏差量的測定結果(步驟S36)。
接著參照圖4及圖5，說明圖3的流程圖中的步驟S34c中利用之配方(樣板圖像(T1、T2)、測定區域等)的登錄手續的詳細。圖4示意作為試料之晶圓11的構成例，圖4(a)為晶圓11的平面圖，圖4(b)為圖4(a)的C-C’截面圖。
圖4中，圖樣41a、41b、41c為形成於晶圓11的表面之圖樣，圖樣42a、42b為形成於晶圓11的比表面還下層的位置之圖樣。表面的圖樣41a~41c，主要基於二次電子檢測器9的輸出而被拍攝作為第1圖像P1。此外，下層的圖樣42a~42b，主要基於反射電子檢測器10的輸出而被拍攝作為第2圖像P2。此例中，假設設計成圖樣41a、41b、41c這3個圖樣的重心、與圖樣42a、42b這2個圖樣的重心為一致。
接著參照圖5，說明樣板圖像與測定區域的登錄到配方之方法的具體例。
圖5(a)為圖4所示晶圓11的二次電子圖像(第1圖像P1)，第1圖像P1中主要包含形成於晶圓11的表面之圖樣41a~41c。如圖5(a)般的第1圖像P1，被顯示於未圖示之顯示部的GUI畫面上。在此GUI畫面上，若藉由使用者在GUI畫面設定樣板區域51，則控制部20計算樣板區域51的中心座標52(座標值(SX 、SY ))，而將如圖5(b)所示般的樣板圖像53(第1樣板圖像T1)保存作為配方的一部分。
此外，如圖5(c)所示，於第1圖像P1被顯示在GUI畫面上的狀態下，藉由使用者而測定區域54a、54b、54c被設定在圖樣41a~41c的位置。此測定區域54a~54c，被設定作為用來測定圖樣41a~41c的線寬等之測定區域。若測定區域54a~54c被設定，則藉由控制部20計算測定區域54a~54c的中心座標55a(座標值(MX1 、MY1 ))、55b(座標值(MX2 、MY2 ))、55c(座標值(MX3 、MY3 ))，又，該些中心座標55a~55c的距中心座標52之偏位(offset)量(ΔMX1 、ΔMY1 )、(ΔMX2 、ΔMY2 )、(ΔMX3 、ΔMY3 )被保存於配方。該些中心座標55a~55c的偏位量，亦被保存於配方作為測定區域54a~54c的位置資訊。偏位量(ΔMX1 、ΔMY1 )、(ΔMX2 、ΔMY2 )、(ΔMX3 、ΔMY3 )能夠依以下方式表示。
Figure 02_image001
圖5(d)為圖4所示晶圓11的反射電子圖像(第2圖像P2)，第2圖像P2中主要包含位於晶圓11的比表面還下層之圖樣42a~42b。如圖5(d)般的第2圖像P2被顯示於GUI畫面上。在此GUI畫面上，若藉由使用者設定樣板區域56，則藉由控制部20計算樣板區域56的中心座標57(TX 、TY )，並且如圖5(e)所示般的樣板圖像58(第2樣板圖像T2)被保存作為配方的一部分。
此外，如圖5(f)所示，於第2圖像P2被顯示在GUI畫面上的狀態下，藉由使用者而測定區域59a及59b被設定在圖樣42a及42b的位置。此測定區域59a及59b，被設定作為用來測定圖樣42a及42b的線寬等之測定區域。若測定區域59a及59b被設定，則藉由控制部20計算測定區域59a及59b的中心座標60a(座標值(NX1 、NY1 ))、60b(座標值(NX2 、NY2 ))，又，該些中心座標60a~60b的距中心座標57之偏位量(ΔNX1 、ΔNY1 )、(ΔNX2 、ΔNY2 )被保存於配方。該些中心座標60a~60c的偏位量，亦被保存於配方作為測定區域59a~59c的位置資訊。偏位量(ΔNX1 、ΔNY1 )、(ΔNX2 、ΔNY2 )能夠依以下方式表示。
Figure 02_image003
接著參照圖6~圖8，說明圖3的流程圖中的步驟S34c~34d的手續的詳細。此處，如圖5所示，舉例說明在晶圓11的表面的圖樣亦即第1圖像P1、與比表面還下層的第2圖像P2之間發生偏差的情形。
圖6(a)為晶圓11的平面圖，圖6(b)示意圖6(a)的D-D’截面。圖樣61a、61b、61c為形成於晶圓11的表面之圖樣，圖樣62a、62b為形成於晶圓11的比表面還下層之圖樣。通常的晶圓11中，如圖4般，圖樣42a~42b會位於圖樣41a~41c的中間的位置。相對於此，此圖6例子中，圖樣62a、62b相對於表面的圖樣61a、61b、61c，形成於從原本應該在的位置朝+x方向偏差之位置。本實施形態中，使用第1圖像P1用的樣板圖像T1、與第2圖像P2用的樣板圖像T2這2者，藉此即使當在不同層之間發生了疊合偏差的情形下，仍能正確地調整測定區域，穩定執行正確的測定。
作為比較例，說明僅使用第1圖像用P1用的樣板圖像T1作為樣板圖像，第2圖像P2的測定位置的調整是基於樣板圖像T1而進行之情形。圖7(a)為步驟S34c中取得的第1圖像P1(二次電子圖像)，辨明其和配方中保存的樣板圖像T1為特徵一致之匹配範圍71。然後，算出該匹配範圍71的中心座標72(座標值(Sx ’、SY ’))的距樣板區域51的中心座標52(座標值(SX 、SY ))之偏差量(ΔSx 、ΔSY )。
由於此偏差量(ΔSX 、ΔSY )，測定區域73a~73c的中心座標74a、74b、74c的座標值(MX1 ’、MY1 ’)、(MX2 ’、MY2 ’)、(MX3 ’、MY3 ’)會成為如下(參照圖7(b))。
Figure 02_image005
此處，當藉由第1圖像P1實施圖像取得位置之調整(步驟S34b)的情形下，料想表面圖樣的位置偏差(ΔSX 、ΔSY )近乎沒有。因此，若設ΔSX =0、ΔSY =0，則測定區域73a~73c的中心座標74a、74b、74c的座標值(MX1 ’、MY1 ’)、(MX2 ’、MY2 ’)、(MX3 ’、MY3 ’)會成為如下。
Figure 02_image007
亦即，測定區域73a、73b、73c的位置，會和被設定作為配方的測定區域成為相同位置。
由於在二次電子圖像亦即第1圖像P1進行圖像取得位置之調整，圖像內的表面圖樣的61a、61b、61c的位置亦和配方設定時為相同位置。因此，各個測定區域73a、73b、73c，對於表面圖樣61a、61b、61c會正確地被設定。
另一方面，當僅使用第1圖像用P1用的樣板圖像T1作為樣板圖像，第2圖像P2的測定區域的位置之調整是基於樣板圖像T1而進行之情形下，如以下說明般，恐有測定區域對於圖樣62a、62b未被正確設定，其結果測定未被正確執行之虞。參照圖7(c)說明這一點。
圖7(c)為當拍攝如圖6般的晶圓11的情形下，和圖7(a)的第1圖像P1(二次電子圖像)同時取得之第2圖像P2(反射電子圖像)的例子。此第2圖像P2中，圖樣62a、62b被拍攝得比通常的位置還朝+X方向偏差。
這樣的第2圖像P2中，用於圖樣62a、62b之測定的測定區域76a、76b的中心座標77a、77b(座標值(NX1 ’、NY1 ’)、(NX2 ’、NY2 ’)，各自成為如下。
Figure 02_image009
如同上述般若設ΔSX =0、ΔSY =0，則成為如下。
Figure 02_image011
亦即，當僅基於第1圖像P1用的樣板圖像T1而進行位置調整的情形下，測定區域76a、76b的位置會和配方設定時成為相同位置。相對於此，第2圖像P2內的圖樣62a、62b，比配方設定時的圖像還朝+X方向偏差。因此，測定區域76a、76b會被設定得從內部圖樣78a、78b朝左方向偏差，而發生變得無法做正確的位置偏差計測之問題。
接著參照圖8，說明遵照本發明之第1實施形態，使用第1圖像P1用的樣板圖像T1與第2圖像P2用的樣板圖像T2這2個樣板圖像來調整測定區域的位置之手續。圖8(a)為配方的圖像取得循序(sequence)亦即步驟34c(圖3)中取得的第1圖像P1(二次電子圖像)的一例。此處，辨明其和配方中保存的樣板圖像T1為特徵一致之匹配範圍71。然後，算出該匹配範圍71的中心座標72(座標值(Sx ’、SY ’))的距樣板區域51的中心座標52(座標值(SX 、SY ))之偏差量(ΔSx 、ΔSY )。依照和圖7中的例子同樣的理由而設ΔSX =0、ΔSY =0，則測定區域73a、73b、73c的中心座標74a、74b、74c的座標值(MX1 ’、MY1 ’)、(MX2 ’、MY2 ’)、(MX3 ’、MY3 ’)會成為如下。
Figure 02_image013
由於在二次電子圖像亦即第1圖像P1進行圖像取得位置之調整，圖像內的表面圖樣61a、61b、61c的位置亦和配方設定時為相同位置。因此，各個測定區域73a、73b、73c，對於表面圖樣61a、61b、61c會正確地被設定。
圖8(c)為當拍攝如圖6般的晶圓11的情形下，和圖8(a)的第1圖像P1(二次電子圖像)同時取得之第2圖像P2(反射電子圖像)的例子。和配方中保存的樣板圖像T2為一致之匹配範圍86被辨明出來。然後，算出匹配範圍86的中心座標87(座標值(TX ’、TY ’))的距配方登錄時的樣板區域56的中心座標57(座標值(TX 、TY ))之偏差量(ΔTX 、ΔTY )。由於樣板圖像T2的位置的偏差量，測定區域88a、88b的中心座標89a、89b的座標值(NX1 ’、NY1 ’)、(NX2 ’、NY2 ’)依以下方式被演算。
Figure 02_image015
像這樣，測定區域88a、88b的位置，成為距配方設定時偏移了恰好(ΔTX 、ΔTY )之位置。(ΔTX 、ΔTY )，示意在第2圖像P2上的圖樣62a、62b的距配方設定時之偏差量。是故，各個測定區域88a、88b，會被設定在和圖樣62a、62b相符之位置。
接著，說明藉由控制部20而被執行的計算處理的具體例。圖9(a)為基於從二次電子檢測器9輸出的檢測訊號之第1圖像P1的一例。第1圖像P1中，包含形成於晶圓11的表面之圖樣61a、61b、61c的圖像。沿著圖9(a)的A-A’線之訊號強度的變化曲線，如圖9(b)所示，在和圖樣61a~61c的邊緣相對應之位置具有峰值。控制部20，遵照此訊號強度的變化，計算測定區域73a、73b、73c中圖樣61a~61c的邊緣位置及重心位置。
具體而言，假設判定計測區域73a中圖樣61a的邊緣的位置的X座標為a1 、a2 ，判定測定區域73b中圖樣61b的邊緣的位置的X座標為a3 、a4 ，判定測定區域73c中圖樣61c的邊緣的位置的X座標為a5 、a6 。在此情形下，圖樣61a、61b、61c的重心位置的X座標ac1 、ac2 、ac3 由下式給出。
Figure 02_image017
此外，3個圖樣61a~61c的重心位置的X座標ac 由下式給出。
Figure 02_image019
圖9(c)為基於從反射電子檢測器10輸出的檢測訊號之第2圖像P2的一例。第2圖像P2中，包含形成於晶圓11的比表面還下層之圖樣62a、62b的圖像。沿著圖9(c)的B-B’線之訊號強度的變化曲線，如圖9(d)所示，在圖樣62a、62b的部分，訊號強度會因構成圖樣的物質的差異而變化。也就是說，第2圖像P2，被做成為在圖樣62a及62b的部分具有高對比度之圖像。控制部20，遵照此對比度亦即訊號強度的變化，在測定區域88a及88b計算圖樣62a及62b的邊緣位置及重心位置。
具體而言，假設判定測定區域88a中圖樣62a的邊緣的位置的X座標為b1 、b2 ，判定測定區域88b中圖樣62b的邊緣的位置的X座標為b3 、b4 。在此情形下，圖樣62a、62b的重心位置的X座標bc1 、bc2 由下式給出。
Figure 02_image021
此外，2個圖樣62a、62b的重心位置的X座標bc 由下式給出。
Figure 02_image023
然後，表面的圖樣61a~61c、與其下層的圖樣62a~62b之間的疊合偏差量Δx，可由以下式子求出。
Figure 02_image025
如以上說明般，按照此第1實施形態，基於二次電子檢測器9的輸出，生成包含位於晶圓11的表面的圖樣的圖像之第1圖像P1，並且基於反射電子檢測器10的輸出，生成包含位於晶圓11的比表面還下層的圖樣的圖像之第2圖像P2。然後，針對第1圖像P1，藉由生成給第1圖像P1用之樣板圖像T1來做測定區域之調整，針對第2圖像P2，藉由另行生成給第2圖像P2用之樣板圖像T2來做測定區域之調整，計算疊合的偏差量作為其結果。是故，按照此第1實施形態，即使晶圓11中橫跨複數層而形成的圖樣的疊合偏差量大的情形下，仍能穩定執行疊合偏差量的正確的測定。
[第2實施形態] 接下來參照圖10~圖17，說明本發明第2實施形態之作為帶電粒子線裝置的掃描型電子顯微鏡(SEM)。此第2實施形態之裝置，使用2次電子圖像用的樣板圖像T1、與反射電子圖像用的樣板圖像T2，這點如同第1實施形態。此實施形態，於用來進行樣板圖像的登錄等之使用者介面畫面，和第1實施形態不同。
第2實施形態中，為便於說明，如圖10所示，舉例說明晶圓11中橫跨3層而形成有圖樣的情形。惟，無需贅言地，第2實施形態之裝置不限定於這樣的構造的晶圓之計測。圖10(a)為從照射電子的照射方向觀看晶圓11之平面圖，圖10(b)為沿著圖10(a)的E-E’線之截面圖。
在晶圓11的表面S0形成有圖樣101a、101b，在表面S0的下層(晶圓11的內部)的第1層S1形成有圖樣103，在比第1層S1更下層的第2層S2形成有圖樣102a、102b。另，圖10所示晶圓11，在設計資料上，被設計成2個圖樣101a、101b的重心的位置、2個圖樣102a、102b的重心的位置、及圖樣103的重心的位置全部一致。
接著參照圖11~圖16，說明第2實施形態之掃描型電子顯微鏡(SEM)的圖形化使用者介面(GUI)畫面111的一例。此GUI畫面111中，被設為可執行包含樣板圖像的登錄及刪除、測定條件的登錄及刪除、以及測定座標的登錄及刪除在內之各種設定動作。如前述般，本實施形態之裝置中，設為可將二次電子圖像亦即第1圖像P1用的樣板圖像T1、與反射電子圖像亦即第2圖像P2用的樣板圖像T2予以登錄作為構成配方的資料的一部分。當如圖10般的晶圓11被設為對象的情形下，針對第2圖像P2，針對複數層S1、S2的各者可登錄樣板圖像T2’、T2”。
參照圖11及圖12，說明此GUI畫面111中，第1圖像P1(二次電子圖像)用之樣板圖像T1的登錄、及其測定條件的登錄的手續。如圖11所示，在GUI畫面111上，配置有對映圖顯示區域112、圖像顯示區域113、配方條件顯示區域114。
對映圖顯示區域112，為一被設成可選擇性地顯示可掌握晶圓11的全體像之晶圓對映圖圖像、或可掌握構成晶圓11的一部分之晶片的構造之晶片對映圖圖像的區域。晶圓對映圖圖像與晶片對映圖圖像之顯示切換，能夠藉由點擊配置於對映圖顯示區域112的下部之晶圓對映圖選擇按鈕115a或晶片對映圖選擇按鈕115b來進行。圖11中揭示晶片對映圖被選擇/顯示之狀態，而示意晶片對映圖受到選擇，因此晶片對映圖選擇按鈕115b被高亮顯示。在晶片對映圖圖像顯示於對映圖顯示區域112之狀態下點擊晶片對映圖圖像的期望的位置(116)，藉此能夠使XY平台13移動往晶片對映圖圖像內的被選擇的位置(116)。
圖像顯示區域113，為一用來顯示拍攝出的SEM圖像(第1圖像P1(二次電子圖像)或第2圖像P2(反射電子圖像))之區域。圖像顯示區域113，被設成可選擇性地顯示第1圖像P1或第2圖像P2，其顯示的切換能夠藉由點搫二次電子圖像選擇按鈕117a或反射電子圖像選擇按鈕117b來進行。圖11示例性地圖示2次電子像選擇按鈕117a被點擊，藉此圖像顯示區域113顯示第1圖像P1之狀態。在和圖像顯示區域113鄰接的位置，顯示有顯示倍率變更按鈕118、圖像取得按鈕119、圖像條件設定按鈕120、樣板選擇按鈕121、測定區域選擇按鈕122、測定點選擇按鈕148。
顯示倍率變更按鈕118，為一用來變更圖像顯示區域113中顯示的SEM圖像(第1圖像P1或第2圖像P2)的顯示倍率之按鈕。此外，圖像取得按鈕119，為一用來取得SEM圖像而顯示於圖像顯示區域113，並且進行使未圖示的記憶體記憶SEM圖像的圖像資料的指示之按鈕。此外，圖像條件設定按鈕120，為一用來設定顯示倍率以外的圖像的條件之按鈕。
樣板選擇按鈕121，為一用來指示使其顯示用來選擇樣板圖像的畫面之按鈕。此外，測定區域選擇按鈕122，為一用來設定對第1圖像P1或第2圖像P2設定測定區域的模式之按鈕。此外，測定點選擇按鈕148，為一用來選擇在第1圖像P1或第2圖像P2中選擇測定點的模式之按鈕。
配方條件顯示區域114，為一針對樣板圖像、測定條件、及測定座標，用來執行登錄及刪除以作為構成配方的一部分的資料之顯示區域。在配方條件顯示區域114的上方，配置有樣板登錄頁籤123、測定條件登錄頁籤124、及測定座標登錄頁籤125。
若樣板登錄頁籤123被點擊，則在配方條件顯示區域114顯示用來登錄或刪除樣板圖像之畫面。配方條件顯示區域114的樣板圖像登錄用的畫面中，作為一例，依該圖像的每一種類配置樣板圖像的顯示欄。樣板圖像顯示欄，例如能夠包含用來登錄第1圖像P1(表面S0的二次電子圖像)用的樣板圖像T1之第1登錄畫面126、及用來登錄反射電子圖像的第1層S1用的樣板圖像T2’(BSE-1)之第2登錄畫面127、及用來登錄反射電子圖像的第2層S2用的樣板圖像T2”之第3登錄畫面128(BSE-2)。
此外，若測定條件登錄頁籤124被點擊，則在配方條件顯示區域114顯示用來登錄或刪除各種測定條件之畫面(詳細參照圖12、圖14後述之)。又，若測定座標登錄頁籤125被點擊，則在配方條件顯示區域114顯示用來登錄或刪除測定座標之畫面(詳細參照圖16後述之)。
XY平台13移動至位置116後，若點擊圖像取得按鈕119，則取得SEM圖像(第1圖像P1與第2圖像P2)。當登錄二次電子圖像亦即第1圖像P1中的樣板圖像T1的情形下，首先點擊二次電子圖像選擇按鈕117a來使圖像顯示區域113顯示第1圖像P1，接著藉由樣板選擇按鈕121來設定樣板選擇模式。其後，基於圖像顯示區域113中顯示的第1圖像P1來選擇樣板區域126。
在樣板圖像T1被顯示於第1登錄畫面126的狀態下，若點擊其下部的登錄按鈕129b，則顯示著的樣板圖像T1被登錄，一旦登錄完成，在第1登錄畫面126會顯示已登錄的樣板圖像129a。已登錄的樣板圖像129a，藉由點擊刪除按鈕129c也能刪除。第2圖像P2用的樣板圖像T2(T2’、T2”)的登錄及刪除，亦能夠使用登錄畫面127、128、登錄按鈕130b、131b、刪除按鈕130c、131c藉由執行同樣的手續而進行。
圖12揭示GUI畫面111中測定條件登錄頁籤124被點擊，而在配方條件顯示區域114顯示第1圖像P1用的測定條件登錄用畫面之狀態。二次電子圖像亦即第1圖像P1中的測定條件之登錄中，在使圖像顯示區域113顯示著第1圖像P1的狀態下，藉由點擊測定區域選擇按鈕122來設定測定區域選擇模式。在圖像顯示區域113中顯示的第1圖像P1上，選擇測定區域140a、140b。
測定區域選擇按鈕122被點擊後，若測定條件登錄頁籤124被點擊，則在配方條件顯示區域114顯示測定處顯示區域141、及圖樣位置測定條件顯示區域142、疊合偏差測定條件顯示區域143。
在測定處顯示區域141，顯示第1圖像P1或第2圖像P2、及示意測定區域的圖形(例:虛線的矩形圖形)。在圖樣位置測定條件顯示區域142，於圖樣位置測定條件清單144a中以一覽形式顯示示意測定對象的圖像(第1圖像P1或第2圖像P2)的種類之記號、示意被使用的樣板圖像的種類之記號、及重心測定方向等的測定條件。當登錄被顯示的測定條件的情形下，點擊登錄按鈕144b。此外，當編輯被顯示的測定條件的情形下點擊編輯按鈕144c，當刪除的情形下點擊刪除按鈕144d。
疊合偏差測定條件顯示區域143，為一當測定橫跨晶圓11的複數層而形成的圖樣的疊合偏差的情形下用來登錄、編輯或刪除測定條件之區域。對於疊合偏差測定條件清單145a之登錄，是藉由登錄按鈕145b使視窗顯示而進行。疊合偏差測定條件之登錄，僅當圖樣位置測定條件清單144a中至少登錄有2個以上的測定條件的情形下才可執行。
當欲變更已登錄的疊合偏差測定條件的情形下，點擊編輯按鈕145c使編輯用的視窗顯示。此外，當欲刪除疊合偏差測定條件的情形下，點擊刪除按鈕145d使刪除用的視窗顯示。
接下來參照圖13~圖14，說明第2圖像P2(反射電子圖像)用之樣板圖像T2的登錄、及測定條件的登錄的手續。如同第1圖像P1的情形般，在GUI畫面111上，配置有對映圖顯示區域112、圖像顯示區域113、及配方條件顯示區域114。
圖13中，若反射電子圖像選擇按鈕117b被點擊，則第2圖像P2顯示在圖像顯示區域113。在此狀態下，若樣板選擇按鈕121被點擊，則設定樣板選擇模式。其後，基於圖像顯示區域113中顯示的第2圖像P2來選擇樣板區域151。
在樣板圖像T2’顯示在第2登錄畫面127的狀態下，若登錄按鈕130b被點擊，則顯示著的樣板圖像T2’被登錄。一旦登錄完成，在第2登錄畫面127會顯示已登錄的樣板圖像130a(T2’)。已登錄的樣板圖像130a，藉由點擊刪除按鈕130c能夠刪除。
依同樣方式，在圖像顯示區域113中顯示著第2圖像P2的狀態下，選擇樣板區域152，點擊配方條件顯示區域114內的第3登錄畫面128的登錄按鈕131b，藉此顯示著的樣板圖像T2”被登錄。此時，在第3登錄畫面128會顯示已登錄的樣板圖像131a(T2”)，但在樣板圖像131a會將位於不同層的圖樣隱蔽，藉此設定從匹配值算出的對象排除之遮罩區域131d。已登錄的樣板圖像131a，藉由點擊刪除按鈕131c能夠刪除。
圖14揭示GUI畫面111中，在圖像顯示區域113顯示第2圖像P2，而測定區域161被選擇的狀態下點擊測定條件登錄頁籤124，在配方條件顯示區域114顯示第2圖像P2用的測定條件登錄用畫面之狀態。針對第1層S1的第2圖像P2中的測定條件之登錄中，在使圖像顯示區域113顯示著第2圖像P2及測定區域161的狀態下，藉由點擊測定區域選擇按鈕122來設定測定區域選擇模式。在圖像顯示區域113中顯示的第2圖像P2上，選擇和圖樣103相符的測定區域161。
測定區域選擇按鈕122被點擊後，若測定條件登錄頁籤124被點擊，則在配方條件顯示區域114顯示測定處顯示區域141、及圖樣位置測定條件顯示區域142、疊合偏差測定條件顯示區域143。以下，藉由如同第1圖像P1的情形之手法，登錄各種測定條件。
圖15揭示GUI畫面111中，在圖像顯示區域113顯示第2圖像P2，而測定區域171a、171b被選擇的狀態下點擊測定條件登錄頁籤124，在配方條件顯示區域114顯示第2圖像P2用的測定條件登錄用畫面之狀態。針對第2層S2的第2圖像P2中的測定條件之登錄中，在使圖像顯示區域113顯示著第2圖像P2及測定區域171a、171b的狀態下，藉由點擊測定區域選擇按鈕122來設定測定區域選擇模式。在圖像顯示區域113中顯示的第2圖像P2上，選擇和圖樣102a、102b相符的測定區域171a、171b。
在測定區域171a、171b被選擇的狀態下，若登錄按鈕144b被點擊，則針對第2層S2的第2圖像P2的測定條件，被登錄至圖樣位置測定條件清單的第三列。此處，在測定處顯示區域141，藉由圖樣位置測定條件清單144a而被選擇的測定條件會以圖像化顯示。
疊合偏差測定條件之登錄，能夠在藉由疊合偏差測定條件區域143的登錄按鈕145b而顯示的疊合偏差測定條件清單145a中，藉由選擇作為基準的測定條件(Base)、應當算出相對於基準的偏差之測定條件、重心測定方向(X方向、Y方向、XY方向)來進行。此處，作為重心測定方向，僅可選擇測定條件中測定的方向。已登錄的疊合偏差測定條件的變更能夠藉由編輯按鈕145c進行，條件的刪除能夠藉由刪除按鈕145d進行。
圖16揭示GUI畫面111中，在圖像顯示區域113顯示第1圖像P1的狀態下測定座標選擇頁籤125被點擊，而在配方條件顯示區域114顯示測定座標登錄用的畫面之狀態。 如圖16所示，在使對映圖顯示區域112顯示晶圓對映圖的狀態下，若點擊對映圖上的選擇點146，則能夠移動至晶圓11上的任意點。測定座標的登錄中，一面分別使用晶圓對映圖與晶片對映圖，一面使XY平台13移動至欲登錄測定座標的位置。一旦藉由點擊測定點選擇按鈕148而測定點選擇模式被設定，則在圖像顯示區域113的中央部會顯示測定點選擇標記147。在此狀態下，若點擊測定座標登錄頁籤125，則如圖16所示般的測定座標登錄用的畫面會顯示於配方條件顯示區域114。測定座標登錄用的畫面，作為一例，包含測定座標表格150a、登錄按鈕150b、編輯按鈕150c、刪除按鈕150d。
測定座標表格150a，包含已登錄的測定點的座標的一覽。若登錄按鈕150b被點擊，則圖像顯示區域113中示意的測定點選擇標記147的座標被登錄至測定座標表格150。測定座標可藉由編輯按鈕150c來微調整，此外，不需要的測定座標能夠藉由刪除按鈕150d刪除。
以下參照圖17的流程圖，說明第2實施形態之裝置中的疊合偏差計測的手續。圖17(a)為示意該手續的全體流程之流程圖，圖17(b)為進一步詳細說明步驟S184之流程圖。
首先，對於已登錄的所有樣板圖像(例如T1、T2’、T2”)，藉由樣板圖像與已取得的SEM圖像(第1圖像P1或第2圖像P2)之匹配，來算出取得SEM圖像中的距樣板圖像之偏位量(步驟S182、步驟S183)。
接下來，對於配方中已登錄的所有的測定條件，測定圖樣的重心位置(步驟S184、步驟S185)。此處，圖樣的重心位置測定，可依照以下順序執行，即，相對應的樣板圖像的偏位量所致之測定位置的修正(步驟S184a)、圖樣邊緣位置的檢測(步驟S184b)、基於圖樣邊緣位置之重心位置的算出(步驟S184c)。其後，基於被登錄作為配方的樣板圖像來進行測定區域的調整，遵照其調整量來算出圖樣間的疊合偏差量(步驟S186、步驟S187)。
[第3實施形態] 接下來參照圖18~圖22，說明本發明第3實施形態之作為帶電粒子線裝置的掃描型電子顯微鏡(SEM)。此第3實施形態之裝置，使用2次電子圖像(第1圖像P1)用的樣板圖像T1、與反射電子圖像(第2圖像P2)用的樣板圖像T2，這點如同前述的實施形態。此實施形態，於樣板圖像的登錄的手法，和前述的實施形態不同。
圖18揭示第3實施形態之裝置中訂為測定的對象之晶圓11的構成的一例。圖18(a)為從照射電子的入射方向觀看晶圓11之正面圖，圖18(b)示意圖18(a)的F-F’截面。
在晶圓11的表面形成有以縱方向為長邊方向之圖樣201，在表面的下層形成有以橫方向為長邊方向之圖樣202a、202b。圖樣202a、202b，以和圖樣201交叉的方向為長邊方向，而和圖樣201交叉。
圖18(c)為晶圓11的二次電子圖像(第1圖像P1)，包含形成於表面的圖樣201的像。此外，圖18(d)為晶圓11的反射電子圖像(第2圖像P2)，由於圖樣201而晶圓11的下層的圖樣202a、202b的一部分重疊而被遮住。
參照圖19說明比較例之樣板圖像的登錄方法。此比較例中，係以涵括下層的圖樣211a、211b的全體之方式來選擇1個樣板區域。這樣的方法，於如圖19般在上下層具有重疊的圖樣排列之晶圓下，可能發生以下說明的問題。
圖19(a)所示之反射電子圖像(第2圖像P2)中，下層的圖樣211a、211b，相對於表面的圖樣212係形成為沒有疊合偏差。在此情形下，會以包含下層的圖樣211a、211b全體之方式選擇樣板區域213。
圖19(b)與圖19(c)揭示下層的圖樣214a、214b相對於表面的圖樣215形成在朝右側偏差的位置之情形。在此情形下，必須如圖19(b)所示般，以涵括下層的圖樣214a、214b之方式選擇樣板區域216。
然而，當反射電子圖像(第2圖像P2)中表面的圖樣215的對比度高的情形下，可能發生如圖19(c)般選擇出雖會包含表面的圖樣215但未包含下層的圖樣214a、214b全體之樣板區域217的情形。在此情形下，針對下層的圖樣，會變得無法設定適切的樣板圖像T2。
鑑此，第3實施形態中，針對如圖18般具有重疊的圖樣之晶圓中的樣板圖像的登錄，採用以下手法來解決此問題。
參照圖20說明第3實施形態中的樣板圖像的登錄方法。當得到如圖20(a)所示般的第2圖像P2的情形下，對於下層的圖樣221a、221b，設計成可設定複數種(例如2種)的樣板區域(第1樣板區域223與第2樣板區域224)。第1樣板區域223，被設定成涵括圖樣221a、221b的一端(左端)。另一方面，第2樣板區域224，被設定成涵括圖樣221a、221b的另一端(右端)。遵照2種類的樣板區域223、224，設定樣板圖像T2。
另一方面，如圖20(b)所示，亦可能有下層的圖樣225a、225b相對於表面圖樣226朝左方向偏差，而在下層的圖樣225a、225b的右端則沒有可供配置樣板區域的位置之情形。在此情形下，僅在下層的圖樣225a、225b的左端設定樣板區域227。若設定此1個樣板區域227，則可設定和此相對應之樣板圖像T2。
此外，如圖20(c)所示，亦可能有下層的圖樣228a、228b相對於表面圖樣229朝右方向偏差，而在下層的圖樣228a、228b的左端則沒有可供配置樣板區域的位置之情形。在此情形下，僅在下層的圖樣228a、228b的右端設定樣板區域230。若設定此1個樣板區域230，則可設定和此相對應之樣板圖像T2。
像這樣，第2圖像P2中，藉由事先設計成可設定複數個樣板區域(第1樣板區域與第2樣板區域)，即使下層的圖樣相對於表面的圖樣往某一方向偏差，仍可適當地設定樣板圖像。
參照圖21與圖22，說明第3實施形態之裝置中的用於樣板圖像的登錄之GUI畫面111的一例、及其動作的手續。圖21、圖22中，說明針對1個第2圖像P2登錄2種樣板圖像之情形，亦說明其效果。
參照圖21，說明在GUI畫面111上進行反射電子圖像亦即第2圖像P2用之樣板圖像的登錄的手續。此圖21的畫面中，點擊樣板選擇按鈕121，設定樣板選擇模式。然後，基於圖像顯示區域113中顯示的第2圖像P2來選擇樣板區域231a、231b。樣板區域231a、231b，較佳是以表面的圖樣201的圖像不被涵括之方式來選擇。
在這樣的2個樣板區域231a、231b被選擇的狀態下，若登錄按鈕129c被點擊，則第1登錄畫面126中和樣板區域231a、231b相對應的樣板圖像129a被登錄。
接著參照圖22，說明在GUI畫面111上針對第2圖像P2用再進行另一樣板圖像的登錄的手續。此圖22的畫面中，點擊樣板選擇按鈕121，設定了樣板選擇模式後，基於圖像顯示區域113中顯示的第2圖像P2，選擇樣板區域232a、232b。樣板區域232a、232b，較佳是選擇和樣板區域231a、231b為不同位置，且表面的圖樣201的圖像不被涵括之位置。
在這樣的2個樣板區域232a、232b被選擇的狀態下，若登錄按鈕129e被點擊，則第1登錄畫面126中和樣板區域232a、232b相對應的樣板圖像129b被登錄。此處，樣板圖像129a，於第2圖像P2中被使用作為主(主要的)樣板圖像，樣板圖像129b能夠使用作為預備(次要的)樣板圖像。樣板圖像129b，可設計成僅當依靠樣板圖像129a無法得到充分的一致率而被判斷為不合適的情形下才使用，亦可設計成比較樣板圖像129a、及樣板圖像129b各自的匹配率，而優先地使用得到高匹配率的一方。也就是說，樣板圖像生成部2001，能夠構成為當針對第2圖像P2生成了複數個樣板圖像的情形下，基於各自的與第2圖像P2之一致率來採用複數個樣板圖像當中的其中一者。
另，樣板圖像129a及樣板圖像129b，可設計成可同時被顯示在第1登錄畫面126，亦可設計成藉由捲軸233使其選擇性顯示在第1登錄畫面126。另，作為樣板圖像129a不合適與否的判斷基準，亦可替換掉或除了一致率以外，使用樣板圖像129a或樣板圖像129b的匹配中的偏移量的平均值。
[第4實施形態] 接下來參照圖23~圖24，說明本發明第4實施形態之作為帶電粒子線裝置的掃描型電子顯微鏡(SEM)。此第4實施形態之裝置，使用2次電子圖像用的樣板圖像T1、與反射電子圖像用的樣板圖像T2，這點如同前述的實施形態。此實施形態，於測定區域的調整的手法、及疊合偏差量的辨明的方法，和前述的實施形態不同。
圖23揭示第4實施形態中訂為測定的對象之晶圓11的構成的一例。圖23(a)為從照射電子的入射方向觀看晶圓11之正面圖，圖23(b)示意圖23(a)的G-G’截面。
在晶圓11的表面形成有以縱方向為長邊方向之圖樣301a、301b、301c。圖樣301a~301c，於X方向以等間隔P周期性地形成。此外，在晶圓11的比表面還下層的位置，同樣地形成有以縱方向為長邊方向之圖樣302a、302b、302c、302d。圖樣302a~d，如同表面的圖樣301a~c般，以等間隔P周期性地形成。圖樣301a~c、302a~d，於設計資料上，當從晶圓11的正面觀看的情形下，以P/2的間隔而等間隔地形成。如圖23(c)所示，以包含晶圓11的反射電子圖像的複數個圖樣當中例如2個圖樣的圖像303a、303b之方式來設定樣板區域304。
接著參照圖24，說明參照鄰近的圖樣位置偏位資料，決定測定點的偏位量之手續。圖24(a)為從照射電子的入射方向觀看晶圓11之正面圖，圖24(b)示意圖24(a)的H-H’截面。此晶圓11，於設計資料上，如圖23般具有圖樣301a~c、302a~d等間隔地形成之構造，但實際製造出的晶圓11中，下層圖樣312a、312b、312c，相對於圖樣301a、301b、301c偏位了恰好周期P的約1/2(P/2)。
像這樣，當有在上下層平行延伸之圖樣，而發生偏位的情形下，可能發生不知道朝左右的哪一方向發生偏位之情形。因此，此第4實施形態之裝置，構成為藉由以下說明的手法辨明偏位發生的方向，遵照此辨明結果來進行測定區域位置的調整，再執行疊合偏差的計測。
圖24(c)、圖24(d)揭示拍攝圖24(a)所示晶圓11而得到的反射電子圖像(第2圖像P2)、與被設定的匹配位置313、315的例子。此圖24(c)、圖24(d)的第2圖像P2，揭示受到位置調整後而使得表面的圖樣301a~c的位置和樣板圖像T1中的位置一致之圖像。
下層的圖樣302a~d的匹配中，下層的圖樣302a~d為周期性，因此可料想有如圖24(c)般對於圖像的左側的下層圖樣312a、312b選擇匹配位置313之情況，及如圖24(d)般對於圖像的右側的下層圖樣312b、312c選擇匹配位置315之情況。圖24(c)中，箭頭314示意當匹配位置313被選擇的情形下之下層圖樣的偏位量，箭頭316示意當匹配位置315被選擇的情形下之下層圖樣的偏位量。箭頭314示意下層圖樣朝左側偏位，反之箭頭316示意下層圖樣朝右側偏位。
參照圖24(e)與圖24(f)說明判定偏位的量及方向之手法。如圖24(e)所示，當在目前的晶圓11上測定測定點317的情形中，當判定在該測定點317之偏位量及偏位方向的情形下，能夠參照位於距測定點317最鄰近的測定完畢的測定點318中的偏位量及偏位方向，來決定在測定點317之偏位量。 例如，測定點317中，若得到如圖24(f)般的第2圖像P2、及匹配位置320，而在最鄰近的點318得到如圖24(c)般的偏位量及方向，則能夠參照此偏位量及方向來決定測定點317中的偏位量及方向。當測定點317中得到複數個偏位量及偏位量的候選者的情形下，能夠選擇近似於測定點318中的偏位量及方向之候選者作為測定點317中的偏位量及方向。
另，第4實施形態中，是訂定為參照距目前的測定點最近的測定點的結果，但亦可使用根據複數個測定點的結果之近似式。此外，亦可訂定為將藉由樣板匹配而算出的在各測長點之圖樣偏位量，和疊合偏差計測結果一起輸出。
另，本發明並不限定於上述實施形態，而包含各種變形例。例如，上述實施形態是為了便於說明本發明而詳加說明，並非限定於一定要具備所說明之所有構成。此外，可將某一實施形態的一部分置換成其他實施形態之構成，又，亦可於某一實施形態之構成追加其他實施形態之構成。此外，針對各實施形態的構成的一部分，可追加、刪除、置換其他構成。此外，上述的各構成、功能、處理部、處理手段等，它們的一部分或全部，例如亦可藉由以積體電路設計等而由硬體來實現。
1:鏡柱 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:電子光學系統控制器 18:平台控制器 19:圖像處理單元 20:控制部
[圖1]作為第1實施形態之帶電粒子線裝置的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略構成示意概略圖。 [圖2]圖像處理單元19的動作概略性示意概略圖。 [圖3]第1實施形態之掃描型電子顯微鏡中的晶圓(試料)的疊合計測的手續說明流程圖。 [圖4]作為試料之晶圓11的構成例示意概略圖。 [圖5]樣板圖像與測定區域的登錄到配方之方法的具體例說明概略圖。 [圖6]圖3的流程圖中的步驟S34c~34d的手續的詳細說明概略圖。 [圖7]圖3的流程圖中的步驟S34c~34d的手續的詳細說明概略圖。 [圖8]圖3的流程圖中的步驟S34c~34d的手續的詳細說明概略圖。 [圖9]藉由控制部20而被執行的計算處理的具體例說明概略圖。 [圖10]第2實施形態中訂為計測的對象之晶圓11的構成例示意概略圖。 [圖11]說明第2實施形態之掃描型電子顯微鏡(SEM)的圖形化使用者介面(GUI)畫面111的一例。 [圖12]說明第2實施形態之掃描型電子顯微鏡(SEM)的圖形化使用者介面(GUI)畫面111的一例。 [圖13]說明第2實施形態之掃描型電子顯微鏡(SEM)的圖形化使用者介面(GUI)畫面111的一例。 [圖14]說明第2實施形態之掃描型電子顯微鏡(SEM)的圖形化使用者介面(GUI)畫面111的一例。 [圖15]說明第2實施形態之掃描型電子顯微鏡(SEM)的圖形化使用者介面(GUI)畫面111的一例。 [圖16]說明第2實施形態之掃描型電子顯微鏡(SEM)的圖形化使用者介面(GUI)畫面111的一例。 [圖17]第2實施形態之裝置中的疊合偏差計測的手續說明流程圖。 [圖18]第3實施形態之裝置中訂為測定的對象之晶圓11的構成的一例示意概略圖。 [圖19]比較例之樣板圖像的登錄方法說明概略圖。 [圖20]第3實施形態中的樣板圖像的登錄方法說明概略圖。 [圖21]第3實施形態中的用於樣板圖像的登錄之GUI畫面111的一例。 [圖22]第3實施形態中的用於樣板圖像的登錄之GUI畫面111的一例。 [圖23]第4實施形態中訂為測定的對象之晶圓11的構成一例示意概略圖。 [圖24]參照鄰近的圖樣位置偏位資料，決定測定點的偏位量之手續說明概略圖。
61a,61b,61c,62a,62b:圖樣
71:匹配範圍
72:中心座標
73a~73c:測定區域
74a~74c:(測定區域73a~73c的)中心座標
86:匹配範圍
87:(匹配範圍86的)中心座標
88a,88b:測定區域
89a,89b:(測定區域88a、88b的)中心座標

Claims (9)

  1. 一種帶電粒子線裝置，具備：帶電粒子線照射部，對試料照射帶電粒子線；及第1檢測器，檢測來自前述試料的二次電子；及第2檢測器，檢測來自前述試料的反射電子；及圖像處理部，基於前述第1檢測器的輸出，生成包含位於前述試料的表面的第1圖樣的圖像之第1圖像，並且基於前述第2檢測器的輸出，生成包含位於前述試料的比表面還下層的第2圖樣的圖像之第2圖像；及控制部，基於針對前述第1圖像的第1樣板圖像，調整前述第1圖像中的測定區域的位置，並且基於針對前述第2圖像的第2樣板圖像，調整前述第2圖像中的測定區域的位置。
  2. 如請求項1記載之帶電粒子線裝置，其中，更具備：疊合偏差量計測部，遵照前述測定區域的位置的調整結果，計算前述第1圖像與前述第2圖像之疊合偏差量。
  3. 如請求項1記載之帶電粒子線裝置，其中，更具備：樣板圖像生成部，基於前述第1圖像而生成前述第1樣板圖像，並且基於前述第2圖像而生成前述第2樣板圖像。
  4. 如請求項3記載之帶電粒子線裝置，其中，前述樣板圖像生成部於當前述第2圖像中包含複數層的圖像的情形下，針對前述複數層的各者生成前述第2樣 板圖像。
  5. 如請求項4記載之帶電粒子線裝置，其中，前述樣板圖像生成部構成為可在前述第2圖像的一部分設定遮罩區域。
  6. 如請求項3記載之帶電粒子線裝置，其中，前述樣板圖像生成部構成為可對於前述第2圖像中包含的一個圖像設定複數個樣板區域，基於該複數個樣板區域而生成前述第2樣板圖像。
  7. 如請求項3記載之帶電粒子線裝置，其中，前述樣板圖像生成部構成為當針對前述第2圖像生成複數個前述第2樣板圖像的情形下，遵照與前述第2圖像之一致率來採用複數個前述第2樣板圖像當中的其中一者。
  8. 如請求項1記載之帶電粒子線裝置，其中，前述控制部當於1個測定點中調整前述測定區域的位置的情形下，遵照於測定已結束的鄰近的測定點中得到的偏位量及偏位方向，來決定前述1個測定點中的偏位量及偏位方向。
  9. 一種帶電粒子線裝置，具備：帶電粒子線照射部，對試料照射帶電粒子線；及第1檢測器，檢測來自前述試料的二次電子；及第2檢測器，檢測來自前述試料的反射電子；及圖像處理部，基於前述第1檢測器的輸出，生成包含位於前述試料的表面的第1圖樣的圖像之第1圖像，並且基於前述第2檢測器的輸出，生成包含位於前述試料的比表 面還下層的第2圖樣的圖像之第2圖像；及控制部，調整前述第1圖像中的測定區域的位置，並且調整前述第2圖像中的測定區域的位置；前述控制部當於1個測定點中調整前述測定區域的位置的情形下，遵照於測定已結束的鄰近的測定點中得到的偏位量及偏位方向，來決定前述1個測定點中的偏位量及偏位方向。
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