微细结构体检查方法、微细结构体检查装置 |
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| 申请号 | CN200980109275.6 | 申请日 | 2009-03-19 | 公开(公告)号 | CN101978241B | 公开(公告)日 | 2013-05-29 |
| 申请人 | 凸版印刷株式会社; | 发明人 | 米仓勋; 波木井秀充; | ||||
| 摘要 | 一种微细结构体检查方法，用于检查样品微细结构图案的 侧壁 角 度，其特征在于，具有：在多个SEM条件下拍摄所述样品微细结构图案的SEM照片的工序；测定所述SEM照片中的所述样品微细结构图案的边缘部位的白色带宽度的工序；基于所述白色带宽度随着所述多个SEM条件间的变化产生的变化量，计算出所述样品微细结构图案的侧壁角度的工序。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种微细结构体检查方法，用于检查样品微细结构图案的侧壁角度，其特征在于，具有： |
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| 说明书全文 | 微细结构体检查方法、微细结构体检查装置技术领域[0002] 本申请基于2008年3月19日在日本申请的特愿2008-071312号、2008年3月19日在日本申请的特愿2008-071315号、2008年9月18日在日本申请的特愿2008-239205号、2009年1月14日在日本申请的特愿2009-005495号主张优先权，在此引用这些申请的内容。 [0003] 背景技术 [0004] 近年来，各种形状的微细结构体被广泛地应用。例如，能够列举出半导体器件、光学元件、配线电路、记录器件(硬盘和DVD等)、医疗检查用芯片(用于DNA分析等)、显示面板，微型流路、微型反应器(micro reactor)、MEMS器件、压印模具(imprint mold)、光掩模等。 [0005] 在这样的微细结构体中，不仅图案的二维的线宽和形状受到重视，边缘部分的侧壁角度也被重视。 [0006] 例如，期待作为第二代的掩模的EUV光掩模是与以往的透过型光掩模不同的反射型掩模，因而，希望图案边缘的侧壁尽可能地垂直，并且希望能够测定该角度。 [0007] 以往，作为测定这样的微细结构体的侧壁角度的方法提出了如下的方案，即，将样品剖切，利用扫描电子显微镜(SEM)等观察截面来进行评价。 [0009] 另一方面，作为确认图案的二维的线宽和形状的方法，已知利用测长SEM(CD-SEM)的方法。在CD-SEM中，从电子枪照射出的电子束通过聚光透镜会聚，通过开孔(aperture)到达测定对象图案上。利用探测器(detector)捕捉此时放出的二次电子以变换为电信号，取得二维图像。能够以该二维图 像的信息为基础高精度地测定出测定对象图案的尺寸等。 [0010] 关于SEM，将电子射线汇在一起作为电子束照射在对象上，通过检测从对象物放出的二次电子、反射电子、透过电子、X射线、阴极发光(荧光)、内部电动势等来观察对象。此时，利用检测器检测从作为对象物的试料产生的这些信号，对信号进行放大或调制以显示为SEM照片。 [0011] 专利文献1：JP特开平10-170530号公报。 [0012] 发明内容 [0013] 发明要解决的问题 [0014] 近年来，寻求能够测定微细结构体的侧壁角度的装置和方法。 [0015] 但是，以往的剖切样品并利用SEM等观察截面的方法是以破坏的方式进行检查的方法。因此，当然该样品不能用作产品。另外，具有准备用于侧壁角度的评价实验的另外的样品的方法，但在这种情况下存在不能保证实际样品和评价用样品完全相同的问题。 [0016] 另外，在AFM中，能够以非破坏的方式测定实际样品本身。但是，因为物理上一边使针进行扫描一边进行测定，所以存在效率非常低的问题。另外，随着测定次数增加而使针一点一点地磨损，导致测定值不正确。因而，具有不适用于测定多个图案的侧壁角度情况的问题。 [0017] 另外，在测定对象图案的侧壁角度为倒锥形的情况下，难以使AFM的针沿着倒锥形的倾斜形状进行描绘，因而难以测定侧壁角度。 [0018] 因此，本发明的一个方式是为了解决上述问题而提出的，其一个目的为提供能够适当地测定微细结构体的侧壁角度的微细结构体检查装置、微细结构体检查程序和微细结构体检查方法。 [0019] 用于解决问题的手段 [0020] (1)本发明的一个方式提供以下方法，即，一种微细结构体检查方法，用于检查样品微细结构图案的侧壁角度，其特征在于，具有：在多个SEM条件下拍摄所述样品微细结构图案的SEM照片的工序，所述多个SEM条件具有彼此不同的电子束的电流值或彼此不同的光电倍增管的放大值；测定所述SEM照片中的所述样品微细结构图案的边缘部位的白色带宽度的工序；拍摄具有已知侧壁角度的多个标准微细结构图案的SEM照片或者使用SEM模拟器，计算出基准变化量的工序，该基准变化量为每单位度数的侧壁角度的白色带宽度的变化 量；基于所述白色带宽度随着所述多个SEM条件间的变化产生的变化量和所述基准变化量，计算出所述样品微细结构图案的侧壁角度的工序。 [0021] (2)上述的微细结构体检查方法可以如下那样进行，所述多个SEM条件具有彼此不同的电子束的电流值。 [0022] (3)上述的微细结构体检查方法可以如下那样进行，所述多个SEM条件具有彼此不同的光电倍增管的放大值。 [0023] (4)上述的微细结构体检查方法可以如下那样进行，还具有：拍摄具有已知侧壁角度的多个标准微细结构图案的SEM照片，由此计算出基准变化量的工序，基准变化量为每单位度数的侧壁角度的白色带宽度的变化量。 [0024] (5)上述的微细结构体检查方法可以如下那样进行，还具有：使用SEM模拟器，计算出基准变化量的工序，该基准变化量为每单位度数的侧壁角度的白色带宽度的变化量。 [0025] (6)上述的微细结构体检查方法可以如下那样进行，还具有：在所述样品微细结构图案的所述白色带宽度的变化量小于规定值时，使电子束和试料相对地倾斜，重复拍摄SEM照片的工序；对所计算的所述样品微细结构图案的所述侧壁角度，进行相当于所倾斜的角度量的修正的工序。 [0026] (7)上述的微细结构体检查方法可以如下那样进行，在计算所述基准变化量的工序中，在两种SEM条件下，拍摄具有已知侧壁角度的标准微细结构图案A的SEM照片，测定所述标准微细结构图案A的SEM照片中的边缘部位的白色带宽度，计算出所述两种SEM条件之间的所述标准微细结构图案A的白色带宽度的差ΔWA；在所述两种SEM条件下，拍摄具有与微细结构图案A不同的已知侧壁角度的标准微细结构图案B的SEM照片，测定所述标准微细结构图案B的SEM照片中的边缘部位的白色带宽度，计算出所述两种SEM条件之间的标准微细结构图案B的所述白色带宽度的差ΔWB；根据下面式子计算出所述基准变化量：基准变化量＝|ΔWA-ΔWB|/|微细结构图案A的侧壁角度-微细结构图案B的侧壁角度|。 [0027] (8)上述的微细结构体检查方法可以如下那样进行，在计算所述样品微细结构图案的侧壁角度的工序中，在所述两种SEM条件下，拍摄具有未知侧壁角度的所述样品微细结构图案的SEM照片，并测定所述样品微细结构图案的SEM照片中的边缘部位的白色带宽度，计算出所述两种SEM条件之间的 所述白色带宽度的差ΔW；使用所述基准变化量、所述图案B的侧壁角度、所述ΔWB和所述ΔW，根据下面式子计算出所述微细结构图案的侧壁角度：微细结构图案的侧壁角度＝图案B的侧壁角度+(ΔWB-ΔW)/基准变化量。 [0028] (9)上述的微细结构体检查方法可以如下那样进行，在拍摄所述微细结构图案的SEM照片的工序中，沿着所述白色带的长度方向，确定具有规定宽度的测定区域，对测定区域内的白色带宽度的分布进行测定。 [0029] (10)本发明的一个方式为提供以下机构，一种微细结构体检查装置，用于检查微细结构图案的侧壁角度，其特征在于，具有：试料保持机构，固定具有测定对象图案的试料；CD-SEM机构，在多个SEM条件下，拍摄所述测定对象图案的SEM照片；图像处理机构，根据所述SEM照片取得所述测定对象图案的边缘部位的白色带宽度； [0030] 计算机构，计算出所述测定对象图案的所述侧壁角度；所述计算机构使用基准变化量与所述白色带宽度随着所述多个SEM条件间的变化产生的变化量，来计算出所述测定对象图案的侧壁角度，该基准变化量为每单位度数的侧壁角度的白色带宽度的变化量。 [0031] (11)上述的微细结构体检查装置可以如下那样构成，所述多个SEM条件具有彼此不同的电子束的电流值。 [0032] (12)上述的微细结构体检查装置可以如下那样构成，所述多个SEM条件具有彼此不同的光电倍增管的放大值。 [0033] (13)上述的微细结构体检查装置可以如下那样构成，所述试料保持机构以能够使拍摄SEM照片时电子束向测定对象图案入射的相对角度变化的方式保持试料。 [0034] (14)上述的微细结构体检查装置可以如下那样构成，所述计算机构还具有SEM模拟器，该SEM模拟器用于计算基准变化量，该基准变化量为每单位度数的侧壁角度的白色带宽度随着所述多个SEM条件间的变化产生的变化量。 [0035] (15)本发明的一个方式提供下面的方法，一种微细结构体检查方法，用于检查微细结构图案的侧壁角度，其特征在于，具有：取得在多个SEM条件下拍摄的所述微细结构图案的SEM照片的过程；测定所述SEM照片中的所述微细结构图案的边缘部位的白色带宽度的过程；拍摄具有已知侧壁角 度的多个标准微细结构图案的SEM照片或者使用SEM模拟器，计算出基准变化量的过程，该基准变化量为每单位度数的侧壁角度的白色带宽度的变化量；使用所述白色带宽度随着所述多个SEM条件间的变化产生的变化量和所述基准变化量，计算出所述微细结构图案的侧壁角度的过程。 [0036] 发明的效果 [0037] 本发明的一个方式的微细结构体检查装置和方法，其特征在于，拍摄多个SEM条件下的SEM照片，根据该SEM照片的白色带宽度计算出微细结构图案的侧壁角度。 [0038] 本发明人们认真研究的结果，发现微细结构图案的侧壁角度与拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度相关。由此，通过取得拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度值，能够计算出微细结构图案的侧壁角度。 [0039] 另外，本发明人们认真研究的结果，发现微细结构图案的侧壁角度与拍摄SEM照片时二次电子检测器的光电倍增管的放大值和SEM照片的白色带宽度相关。由此，通过取得拍摄SEM照片时的所述放大值和SEM照片的白色带宽度值，能够计算出微细结构图案的侧壁角度。 [0041] 图1是对第一实施方式的白色带(white band)宽度的基准变化量进行计算的流程图。 [0042] 图2是测定测定对象图案的侧壁角度的流程图。 [0043] 图3是表示第一实施例的SEM图像和白色带宽度的测定结果。 [0044] 图4是表示白色带宽度的变动量与侧壁角度间的关系的曲线图。 [0045] 图5是表示对第二实施方式的测定对象图案的侧壁角度的分布进行计算的顺序的流程图。 [0046] 图6A是示出了表示第二实施例的通常的直线图案的SEM图像和侧壁角度的分布的图。 [0047] 图6B是示出了表示第二实施例的粗糙度大的图案的SEM图像和侧壁角度的分布的图。 [0048] 图7是第三实施方式的表示微细结构体检查方法的实施例的SEM图像和该SEM图像的白色带宽度的测定结果。 [0049] 图8是图7中的实施例的白色带宽度的变动量与侧壁角度间的关系的曲线图。 [0050] 图9是表示在使光电倍增管的放大值以不同的变化幅度变化时白色带宽度的变动量与侧壁角度间的关系的曲线图。 [0051] 图10是本发明的实施例的微细结构体检查装置的概略结构图。 [0052] 【附图标记的说明】 [0053] S1……移动至图案A [0054] S2……在SEM条件1下测定图案A边缘的白色带宽度 [0055] S3……在SEM条件2下测定图案A边缘的白色带宽度 [0056] S4……测定图案A的白色带宽度的变化量 [0057] S5……移动至图案B [0058] S6……在SEM条件1下测定图案B边缘的白色带宽度 [0059] S7……在SEM条件2下测定图案B边缘的白色带宽度 [0060] S8……测定图案B的白色带宽度的变化量 [0061] S9……根据图案A、B的侧壁角度差和白色带宽度变化量的差测定基准变化量 [0062] S10……移动至测定图案 [0063] S11……在SEM条件1下测定测定图案边缘的白色带宽度 [0064] S12……在SEM条件2下测定测定图案边缘的白色带宽度 [0065] S13……测定测定图案的白色带宽度的变化量 [0066] S14……比较ΔW和基准变化量 [0067] S15……使载物台或电子束倾斜一定角度 [0068] S16……根据基准变化量计算测定图案的侧壁角度 [0069] S17……计算修正了倾斜量的侧壁角度 [0070] S115……设定测定点数量N [0071] S116……设定测定区域宽度 [0072] S117……在第一～第N测定点重复下面操作 [0073] S118……在SEM条件1下测定边缘的白色带宽度 [0074] S119……在SEM条件2下测定边缘的白色带宽度 [0075] S120……计算白色带宽度的变化量ΔW [0076] S121……根据基准变化量计算测定区域的侧壁角度 [0077] S122……全部测定点的测定结束 [0078] S123……计算侧壁角度的分布 具体实施方式[0079] (第一实施方式) [0080] 如下所说明那样，关于本发明的第一实施方式的微细结构体检查装置和方法，根据拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度来计算出微细结构图案的侧壁角度。 [0082] 图案边缘的锥形倾斜度越缓，图案边缘部分的白色带的宽度越宽，因而能够根据图案的厚度和白色带宽度一定程度地推定侧壁角度。但是，已知当侧壁角度陡到一定程度时，白色带宽度无变化。 [0083] 另一方面，认为当变更CD-SEM的电子束的电流值时，从图案的边缘部分放出的二次电子的量与电流值成比例地增加。根据我们的调查结果可知，白色带的宽度根据图案边缘的侧壁角度并根据电子束的电流值而变化。本发明利用这一现象。此外，不仅可以使用白色带宽度进行分析，还可以使用白色带的信号强度进行分析。 [0084] 因此，本发明的微细结构体检查装置及方法，即使测定对象图案的侧壁角度为90°左右，也能够适当地检查侧壁角度。 [0085] 本发明的发明人认真研究的结果，发现：微细结构图案的侧壁角度与拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度相关。由此，通过取得拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度值，能够计算微细结构图案的侧壁角度。 [0086] 在该方法中，根据SEM照片的拍摄结果计算微细结构图案的侧壁角度。因而，能够以非破坏的方式检查测定对象图案。 [0087] 另外，因为使用SEM照片的图像处理计算侧壁角度，所以易于对测定对象图案的侧壁角度进行多点测定。因而，与AFM相比，能够以提高效率 的方式进行检查。 [0088] 下面，具体地说明本发明的微细结构体检查装置。 [0089] 本发明的微细结构体检查装置作为一个例子具有图10所示的结构。 [0090] <试料保持机构> [0091] 试料保持机构固定具有测定对象图案的试料。试料保持机构具有能够按照形成有测定对象图案的结构体的形状/用途适当地进行固定的形状/功能。 [0092] 另外，优选试料保持机构以拍摄SEM照片时的电子束相对于测定对象图案能够相对地以任意角度入射的方式保持试料。 [0093] 通过以使电子束和测定对象图案相对地具有任意角度的方式保持试料，即使在测定对象图案的侧壁角度为倒锥形的情况下，也能够将电子束照射在与测定对象图案的侧壁对应的位置上，从而能够取得具有白色带的SEM照片。此时，只要是能够以使电子束和测定对象图案相对地具有任意角度的方式保持试料的机构即可。在实际装置中进行倾斜的可以是固定了试料的载物台、电子束中的任一个。 [0094] 由此，即使在测定对象图案的侧壁角度为倒锥形的情况下，本发明的微细结构体检查装置也能够适当地测定侧壁角度。 [0095] [0096] CD-SEM机构拍摄测定对象图案的SEM照片。 [0097] 在CD-SEM中，从电子枪照射的电子束通过聚光透镜被会聚，然后通过开孔(aperture)到达测定对象图案上。此时放出的二次电子通过探测器来捕捉，以变换为电信号，从而取得二维图像(SEM照片)。 [0098] <图像处理机构> [0099] 图像处理机构根据CD-SEM机构所拍摄的SEM照片取得测定对象图案边缘部位的白色带宽度。 [0100] 白色带宽度的检测方法可以适当地使用公知的图像处理技术来进行。例如，因为与周围相比能够更明显看到白色带，所以可以根据SEM照片的对比度检测并测定白色带。 [0101] <计算机构> [0102] 计算机构根据拍摄SEM照片时电子束的电流值和所述白色带宽度计算测定对象图案的侧壁角度。 [0103] 本发明的发明人认真研究的结果，发现：微细结构图案的侧壁角度与拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度相关。由此，通过取得拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度值，能够计算出微细结构图案的侧壁角度。 [0104] 另外，优选计算机构是具有如下功能的计算机构，即，通过SEM模拟器(simulator)计算出每单位角度的白色带宽度随着电子束的电流值的变化产生的变化量即基准变化量。 [0105] 在此，所说的SEM模拟器是如下的软件，即，利用蒙特-卡罗(MonteCarlo)法等计算出在从CD-SEM的电子枪放出的电子束照射在图案上时放出的二次电子的情况，从而预测图案的SEM图像和二次电子的亮度分布。 [0106] 在模拟器中，当然能够任意变更电子束的条件(加速电压、电流值等)。另外，能够任意设定微细结构图案的材料，随之也能够任意设计图案的三维形状。因此，能够根据通过SEM模拟器得到的图像和亮度分布测定白色带宽度。 [0107] 由此，能够适当地把握“微细结构图案的侧壁角度、拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度之间的相关性”。 [0108] 下面，具体地说明本发明的微细结构体检查程序和方法。 [0109] 此外，本发明的微细结构体检查程序和方法利用“微细结构图案的侧壁角度与拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度相关”的关系。本申请的内容不限定于下述实施方式。 [0110] <计算基准变化量的步骤> [0111] 首先，测定侧壁角度已知的微细结构图案。然后，根据白色带宽度随着电子束的电流值的变化产生的变化量和已知的侧壁角度，计算出每单位角度的白色带宽度的变化量即基准变化量。 [0112] 为了把握“微细结构图案的侧壁角度、拍摄SEM照片时电子束的电流值和SEM照片的白色带宽度之间的相关性”，只要测定多个侧壁角度已知的微细结构图案，进行统计学处理来决定基准变化量即可。 [0113] 具体地说，可以准备侧壁角度已知的微细结构图案，变更利用CD-SEM拍摄微细结构图案时电子束的电流值，测定SEM照片中的微细结构图案边缘部位的白色带宽度，根据白色带宽度随着电子束的电流值的变化产生的变 化量和已知的侧壁角度来计算基准变化量。 [0114] 另外，可以使用SEM模拟器计算出基准变化量。在此，所说的SEM模拟器是如下的软件，即，利用蒙特-卡罗法等计算出在从CD-SEM的电子枪放出的电子束照射在图案上时放出的二次电子的情况，从而预测图案的SEM图像和二次电子的亮度分布。 [0115] 在模拟器中，当然能够任意变更电子束的条件(加速电压、电流值等)。另外，能够任意设定图案的材料，随之也能够任意设计图案的三维形状。因此，能够根据通过SEM模拟器得到的图像和亮度分布测定白色带宽度。 [0116] 下面，作为一个例子，对准备两个侧壁角度不同的样品，并设定了两种改变电子束的电流值的条件的情况下的基准变化量的计算进行说明。 [0117] 首先，使用与侧壁角度的测定对象样品的材料相同的材料(雷齐斯托电阻合金(resisto)、铬等)制作两个侧壁角度不同的图案(下面，分别设为图案A、图案B)。利用SEM或AFM(原子力显微镜)等预先测定图案A、图案B的侧壁角度。此外，希望图案A、图案B的侧壁角度值尽可能差得多。例如一个图案大致近似垂直，另一个图案可以形成为70°左右的锥形形状。 [0118] 接着，设定两种改变了电子束的电流值的条件作为利用CD-SEM进行测定的测定条件(下面，设为SEM条件1、SEM条件2)。 [0119] 图1是表示对每1°侧壁角度的白色带宽度的基准变化量进行计算的顺序的流程图。此外，本例中的基准变化量的维度为“长度/角度”。 [0120] 首先，将CD-SEM移动至机构图案A(S1)，在SEM条件1下测定边缘的白色带宽度(S2)。接着，在SEM条件2下测定边缘的白色带宽度(S3)。根据S2和S3的结果计算出白色带宽度的变化量ΔWA(S4)。 [0121] 然后，将CD-SEM机构移动至图案B(S5)，在SEM条件1下测定边缘的白色带宽度(S6)。接着，在SEM条件2下测定边缘的白色带宽度(S7)。根据S6和S7的结果计算出白色带宽度的变化量ΔWB(S8)。 [0122] 最后，使用下述式子并根据图案A、B的侧壁角度差和ΔWA-ΔWB计算出基准变化量(S9)。 [0123] |ΔWA-ΔWB|/|微细结构图案A的侧壁角度-微细结构图案B的侧壁角度|＝基准变化量 [0124] 此外，在利用SEM模拟器的情况下，用于计算基准变化量的样品制作 和在SEM条件1、SEM条件2下测定白色带宽度都可以通过计算机上的计算来进行。 [0125] <取得变化量的步骤> [0126] 下面，准备侧壁角度未知的测定对象图案，变更利用CD-SEM拍摄微细结构图案时电子束的电流值(SEM条件1、SEM条件2)，并测定SEM照片中的微细结构图案边缘部位的白色带宽度，从而取得白色带宽度随着电子束的电流值的变化产生的变化量。 [0127] <计算出测定对象图案的侧壁角度的步骤> [0128] 接着，根据侧壁角度未知的测定对象图案中的白色带宽度随着电子束的电流值的变化产生的变化量和基准变化量计算测定对象图案的侧壁角度。 [0129] 可以按照基准变化量的计算方法计算出测定对象图案的侧壁角度。 [0130] 根据以上方法，能够利用CD-SEM测定出测定对象图案的侧壁角度。 [0131] 下面，作为一个例子，对准备两个侧壁角度不同的样品，并设定了两种改变了电子束的电流值的条件的情况下的测定对象图案的侧壁角度的计算进行说明。此外，在下面所示的例子中，也适应测定对象图案的侧壁角度为倒锥形的情况。 [0132] 图2是表示测定测定对象图案的侧壁角度的(也能够适应测定对象图案的侧壁角度为倒锥形的情况)顺序的流程图。 [0133] 首先，将CD-SEM机构移动至侧壁角度未知的测定图案(S10)，在SEM条件1下测定边缘的白色带宽度(S11)。接着，在SEM条件2下测定边缘的白色带宽度(S12)。然后，根据S11和S12的结果计算出白色带宽度的变化量ΔW(S13)。然后，将该ΔW与基准变化量进行比较(S14)。如果ΔW小于基准变化量，则认为测定图案的侧壁为倒锥形形状。在这种情况下，使载物台或光束倾斜一定角度(S15)，返回S11。如果在S14中ΔW与基准变化量相等或大于基准变化量，则根据基准变化量、图案A(或图案B)的侧壁角度和白色带宽度的变化量，计算出测定图案的侧壁角度(S16)。最后，在使载物台或光束倾斜了的情况下，计算出修正了倾斜量的角度(S17)。下面示出了用于计算任意图案的侧壁角度的式子。此外，在没有倾斜的情况下，倾斜的角度量的修正量为0°。 [0134] 此外，在不涉及包括倒锥形形状的图案的情况下，可以省略S15和倾斜 机构。 [0135] 测定对象图案的侧壁角度＝倾斜了的角度+图案A的侧壁角度+(ΔWA-ΔW)/基准变化量 [0136] ΔWA：图案A的白色带宽度的变化量 [0137] ΔW：测定对象图案的白色带宽度的变化量 [0138] <第一实施例> [0139] 下面，关于本发明的微细结构体检查装置的使用，示出了具体的实施例。 [0140] <基准变动量的计算> [0141] 为了计算每1°侧壁角度的基准变动量，准备两个光掩模上的凹形图案(space pattern)。已经利用AFM测定了各图案的侧壁角度，图案A的左边缘为87°，图案B的左边缘为78°。 [0142] CD-SEM的测定条件如下设定。 [0143] SEM条件1：电子束电流5pA [0144] SEM条件2：电子束电流10pA [0145] 首先，将CD-SEM机构移动至图案A，在SEM条件1下取得图像。然后，测定白色带宽度。白色带宽度为19.9nm。 [0146] 接着，在同样的图案A中，在SEM条件2下取得图像。然后，测定白色带宽度。白色带宽度为21.0nm。 [0147] 因此，白色带宽度因SEM条件产生的变化量为1.1nm。 [0148] 接着，将CD-SEM机构移动至图案B，在SEM条件1下取得图像并测定白色带宽度，白色带宽度为25.7nm。 [0149] 接着，在相同的图案中，在SEM条件2下取得图像并测定白色带宽度，白色带宽度为29.7nm。 [0150] 因此，白色带宽度因SEM条件产生的变化量为4.0nm。 [0151] 将图案A、图案B在各SEM条件下的图案图像示出在图3中。 [0152] 另外，将白色带的变化量与侧壁角度间的关系的曲线图示出在图4中。 [0153] 将使用上述的测定方法对包括上述图案A、B的共计7个图案进行测定的结果示出在图4中。图4是描绘出了利用AFM预先测定的各图案的侧壁角度和白色带的变化量的曲线图。基于该描绘，关于侧壁角度与白色带的变化量的相关性，得到近似线性关系。其结果，相关系数R的平方值为0.94， 认为具有高的相关关系。 [0154] 根据图案A、B的侧壁角度差(87°-78°＝9°)和白色带宽度的变化量的差(4.0-1.1＝2.9nm)，每1°侧壁角度的基准变化量为0.32(nm/度)。 [0155] <测定对象图案的侧壁角度的计算> [0156] 接着，将CD-SEM机构移动至作为实际测定对象的侧壁角度未知的图案，在SEM条件1和SEM条件2下取得图像，测定出白色带宽度。其结果，在SEM条件1下，白色带宽度为19.7nm，在SEM条件2下，白色带宽度为21.5nm，白色带宽度的变化量为1.8nm。 [0157] 然后，根据下述式子计算出侧壁角度。 [0158] 测定对象图案的侧壁角度＝图案B的侧壁角度+(ΔWB-ΔW)/基准变化量 [0159] ΔWB：图案B的白色带宽度的变化量 [0160] ΔW：测定对象图案的白色带宽度的变化量 [0161] 因此，测定对象图案的侧壁角度为78°+(4.0-1.8)/0.32＝84.9°。 [0162] 此外，在使用AFM测定该图案的侧壁角度时，侧壁角度为85°，与通过本发明的方法得到的测定结果几乎一致。 [0163] <测定对象图案的侧壁角度的计算(侧壁角度为倒锥形的情况)> [0164] 下面，将CD-SEM机构移动至侧壁角度未知的图案，在SEM条件1和SEM条件2下取得图像，测定白色带宽度。其结果，在SEM条件1下，白色带宽度为19.2nm，在SEM条件2下，白色带宽度为19.3nm。白色带宽度的变化量只有0.1nm，判断小于基准变化量(0.32nm)。因而，认为该侧壁为倒锥形。 [0165] 因此，使载有图案的载物台仅倾斜5°。再在各SEM条件下测定白色带宽度，在SEM条件1下，白色带宽度为19.4nm，在SEM条件2下，白色带宽度为20.3nm。这次的变化量为0.9nm，大于基准变化量。 [0166] 然后，根据下述式子计算侧壁角度。 [0167] 测定对象图案的侧壁角度＝倾斜的角度量+图案B的侧壁角度+(ΔWB-ΔW)/基准变化量 [0168] ΔWB：图案B的白色带宽度的变化量 [0169] ΔW：测定对象图案的白色带宽度的变化量 [0170] 因此，测定对象图案的侧壁角度为5°+78°+(4.0-0.9)/0.32＝92.7°。 [0171] 由此，即使侧壁角度为超过90°的倒锥形形状，也能够求出侧壁角度。 [0172] (第二实施方式) [0173] 下面，说明本发明的测定方法的第二实施方式。与第一实施方式共用的构件、工序省略说明，详细说明第一实施方式和第二实施方式的差异。 [0174] 关于本实施方式的微细结构体检查方法，在根据侧壁角度未知的测定对象图案中的白色带宽度随着电子束的电流值的变化产生的变化量和基准变化量来计算测定对象图案的侧壁角度的步骤中，在白色带上设定测定点，并设定测定距离宽度即离开所述测定点的距离，将所述测定距离宽度内的白色带作为测定区域。 [0175] 假设在测定对象图案的边缘粗糙度大的情况下，侧壁角度因部位不同而发生变动。 [0176] 通过在白色带上设定测定点，并将测定区域划分在测定距离宽度即离开测定点的距离内，从而能够针对每个测定区域计算侧壁角度，所述测定区域是由每个测定点确定的。因此，即使侧壁角度因测定对象图案的部位不同而发生变动，也能够针对每个测定点计算出侧壁角度，因而能够得到侧壁角度变动的分布。 [0177] 另外，此时，通过控制测定点的数量和测定区域宽度，能够将测定区域设定在测定对象图案的任意部位。 [0178] 下面，作为一个例子，对以下的实施方式进行说明，即，在准备两个侧壁角度不同的样品，并设定了两种改变电子束的电流值的条件的情况下计算测定对象图案的侧壁角度时，设定测定点，得到测定对象图案的侧壁角度的分布。 [0179] 图3是表示对测定对象图案的侧壁角度的分布进行计算的顺序的流程图。 [0180] 在评价边缘粗糙度大的图案的侧壁角度时，首先设定用于测定侧壁角度的点数量N(S115)。接着，设定在各测定点的测定区域的宽度(S116)。此时，测定区域的宽度形成为使在两相邻的测定点的测定区域不重合的宽度。对于所有测定点，实施以下操作。在SEM条件1下测定了边缘的白色 带宽度(S118)后，在SEM条件2下测定边缘的白色带宽度(S119)，以计算白色带宽度的变化量ΔW(S120)。根据基准变化量计算出测定区域的侧壁角度(S121)。在所有测定点的测定结束(S122)后，根据这些数据计算侧壁角度的分布(S123)。 [0181] <第二实施例> [0182] <侧壁角度分布的计算> [0183] 设定测定点，以得到测定对象图案的侧壁角度的分布。 [0184] 侧壁角度的测定点数量在一侧的边缘为5处。另外，将在各测定点的测定区域宽度设为50像素。与第一实施例相同，在SEM条件1和SEM条件2下，测定各测定区域的边缘的白色带宽度，计算出白色带宽度的变化量＝ΔW。根据基准变化量计算出在各测定点的侧壁角度，来评价角度的分布。 [0185] 对通常的直线图案和粗糙度大的图案进行上述的测定。 [0186] 在图6A、图6B中示出了图案的侧壁角度的分布。图6A示出了通常的直线图案，在图6B中示出了粗糙度大的图案。 [0187] 根据图6A、图6B可知，在为直线图案时，侧壁角度稳定在86°～90°，在粗糙度大的图案的情况下，侧壁角度因位置不同而在45°～85°内变化。 [0188] 因此，通过设定测定点，能够得到侧壁角度变动的分布。 [0189] (第三实施方式) [0190] 下面，说明本发明的测定方法的第三实施方式。 [0191] 在上述第一、第二实施方式中，设定了SEM条件1和SEM条件2这两种SEM条件。这两种SEM条件间的不同点为电子束的电流值。然后，在这两种条件下测定白色带宽度的变化量，以其结果为基础计算侧壁角度。 [0192] 另一方面，在第三实施方式中，在SEM条件1和SEM条件2之间，电子束的电流值相同，取而代之使二次电子检测器中的光电倍增管的放大值不同。分别以这样的两个(或两个以上)的SEM条件，测定白色带宽度的变化量，并以其结果为基础计算出侧壁角度。 [0193] 下面，具体说明二次电子检测器中的光电倍增管的放大值。SEM利用检测器捕集从试料放出的二次电子，然后通过闪烁器(scintillator)将其变换为光信号，使用光电倍增管将该光信号变换/放大为电信号，从而形成图像。 所说的放大值是光电倍增管的参数，影响到SEM照片图像的对比度。 [0194] 一般情况下，当利用CD-SEM观察微细结构体图案时，从微细结构体图案的边缘部分大量放出二次电子，因而能够明显看到边缘部分。在本申请的说明书中，将该能够明显看到的边缘部分称为白色带。 [0195] 图案边缘的锥形倾斜度越缓，图案边缘部分的白色带的宽度越宽，因而能够根据图案的厚度和白色带宽度一定程度地推定侧壁角度。但是，已知当侧壁角度陡到一定程度时，白色带宽度无变化。 [0196] 另一方面，认为当变更CD-SEM的所述放大值时，被变换为电信号的信号与放大值成比例地增加，因而图案边缘部分能够明显看到的区域更大。考虑这是因为从对象物放出的二次电子的分布受到微细结构体表面附近的极微小的阶梯差的影响，通过变更光电倍增管的放大值，SEM照片中对二次电子的灵敏度发生变更，SEM照片的对比度的浓淡发生不同，因而白色带的宽度变化。 [0197] 根据我们的调查结果可知，白色带的宽度根据图案边缘的侧壁角度并根据放大值而变化。本实施方式利用该现象。 [0198] 因此，本发明的微细结构体检查方法能够适当地检查测定对象图案的侧壁角度为70°以上的角度，更具体地说为80°以上的90°附近陡的角度。 [0199] 如上所述，通过在以使二次电子检测器中的光电倍增管的放大值变动的两个(或两个以上)的SEM条件之间，测定白色带宽度的变动量，由此能够检查侧壁角度。此时，在SEM条件之间，在使光电倍增管的放大值以不同的幅度变化时，白色带宽度随之产生的变动量出现不同的结果。图10示出了这一现象。 [0200] 在图10所示的4个系统的实验中，分别在两点的SEM条件之间，测定白色带宽度的变动量。在第一系统的实验中，使两点的SEM条件的光电倍增管的放大值变动为42-40(C42-40)。同样地，在第二～第四系统的实验中，使放大值变动分别为46-40(C46-40)、50-40(C50-40)、54-40(C54-40)。因而，第一～第四系统实验中的光电倍增管放大值的变化幅度分别为2、6、10、14。在该条件下，使用多种图案测定白色带宽度的变动量。其结果，在第一、第二系统的实验中，即使检查侧壁角度约为75°～88°的图案，也不能看到白色带宽度显著的变动。而在第三系统的实验 中，观察到白色带宽度显著地变动。 另外，在第四系统的实验中，能够观察到白色带宽度更显著地变动。因而，希望变动光电倍增管的放大值来进行检查。 [0201] 本发明的发明人认真研究的结果，发现微细结构图案的侧壁角度与拍摄SEM照片时的所述放大值和SEM照片的白色带宽度相关。由此，通过取得拍摄SEM照片时的放大值和SEM照片的白色带宽度值，能够计算出微细结构图案的侧壁角度。 [0202] 此时，因为根据SEM照片的拍摄计算出微细结构图案的侧壁角度，所以能够以非破坏的方式检查测定对象图案。 [0203] 另外，因为使用SEM照片的图像处理计算侧壁角度，所以易于对测定对象图案的侧壁角度进行多点测定。因而，与AFM相比，能够以提高效率的方式进行检查。 [0204] 除了SEM条件1和SEM条件2不同以外，本实施方式的微细结构体检查方法以与上述第一实施方式的微细结构体检查方法相同的工序进行。 [0205] 此外，本实施方式的微细结构体检查方法利用“微细结构图案的侧壁角度与拍摄SEM照片时的放大值和SEM照片的白色带宽度相关”的关系。因而，该检查方法不限于上述的实施方式。 [0206] 在上述的本实施方式中，使光电倍增管变化，进行多次SEM照片拍摄。但是，也可以使除放大值以外的其他测定参数变化，进行多次SEM照片拍摄。如果观察到随着测定参数的变化，作为其结果所计测的白色带宽度发生变化，则能够将该相关的变化应用于侧壁角度的计算。 [0207] <第三实施例> [0208] 下面，关于本实施方式的侧壁角度测定方法示出具体的实施例。 [0209] <基准变动量的计算> [0210] 为了计算每1°侧壁角度的基准变动量，准备两个光掩模上的凹形图案。已经利用AFM测定了各图案的侧壁角度，图案A的左边缘为87°，图案B的左边缘为78°。 [0211] 设定两个CD-SEM的测定条件，分别设为SEM条件1、SEM条件2。SEM条件2下的放大值大于SEM条件1下的放大值。 [0212] 此外，在本实施例中使用SEM装置(微创半导体设备公司制(日文： ヴイステツクセミコンダクタシステムズ社製)，商品号：LWM9000SEM)。另外，在上述装置中，SEM条件1下光电倍增管的放大值设定为40，SEM条件2下的光电倍增管的放大值设定为60。 [0213] 首先，移动至图案A，在SEM条件1下取得图像测定白色带宽度，该白色带宽度为 18.1nm。 [0214] 接着，在相同的图案A中，在SEM条件2下取得图像测定白色带宽度，该白色带宽度为18.7nm。 [0215] 因此，白色带宽度因SEM条件产生的变化量为0.6nm。 [0216] 然后，移动至图案B，在SEM条件1下取得图像测定白色带宽度，该白色带宽度为25.7nm。 [0217] 接着，在相同的图案中，在SEM条件2下取得图像测定白色带宽度，该白色带宽度为28.9nm。 [0218] 因此，白色带宽度因SEM条件产生的变化量为3.2nm。 [0219] 将图案A、图案B在各SEM条件下的图案图像示出在图7中。 [0220] 另外，在图8中示出了白色带的变化量与侧壁角度间的关系的曲线图。 [0221] 根据图案A、B的侧壁角度差(87°-78°＝9°)和白色带宽度的变化量的差(3.2-0.6＝2.6nm)，每1°侧壁角度的基准变化量为0.29(nm/度)。 [0222] <测定对象图案的侧壁角度的计算> [0223] 接着，移动至作为实际测定对象的侧壁角度未知的图案，在SEM条件1和SEM条件2下取得图像，测定白色带宽度。其结果，在SEM条件1下，白色带宽度为20.6nm，在SEM条件2下，白色带宽度为22.9nm，变化量为2.3nm。 [0224] 然后，根据下述式子计算侧壁角度。 [0225] 测定对象图案的侧壁角度＝图案B的侧壁角度+(ΔWB-ΔW)/基准变化量 [0226] ΔWB：图案B的白色带宽度的变化量 [0227] ΔW：测定对象图案的白色带宽度的变化量 [0228] 因此，测定对象图案的侧壁角度为78°+(3.2-2.3)/0.29＝81.1°。 [0229] 此外，使用AFM测定该图案的侧壁角度，侧壁角度为81.2°，与通过本实施方式的方法得到的测定结果几乎一致。 [0232] 产业上的可利用性 [0233] 本发明的一个方式的微细结构体检查装置和方法，其特征在于，拍摄在多个SEM条件下的SEM照片，根据该SEM照片的白色带宽度计算微细结构图案的侧壁角度。由此，对于各种形状的微细结构体，能够以规则、非破坏性且高生产率的方式测定图案边缘部分的侧壁角度。 |
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