收縮前形狀估計方法以及cd－sem裝置制造方法
【專利摘要】在用CD－SEM對于因電子射線照射而收縮的抗蝕劑進行測長時，為了高精度地估計收縮前的形狀、尺寸，預(yù)先對于各種圖案，準備包含電子射線照射前截面形狀數(shù)據(jù)、各種電子射線照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群以及CD－SEM圖像數(shù)據(jù)群、和基于它們的模型的收縮數(shù)據(jù)庫，取得被測定抗蝕劑圖案的CD－SEM圖像（S102），將CD－SEM圖像和收縮數(shù)據(jù)庫進行比對（S103），估計被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸，并輸出（S104）。
【專利說明】收縮前形狀估計方法以及CD - SEM裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及收縮前形狀估計方法以及⑶一 SEM裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]ArF液浸曝光技術(shù)由于作為下一代技術(shù)的EUV(Extreme Ultra Violet,遠紫外線)光刻的實用化進展遲緩而需要向下一代延長壽命，變得能在分辨極限附近進行曝光。
[0003]為此，考慮了光的鄰近效應(yīng)的掩模圖案的修正技術(shù)即OPC (Optical ProximityCorrection，光學(xué)鄰近修正)成為必須技術(shù)。在0PC工序中，需要測量實際轉(zhuǎn)印掩模圖案的圖案，加以修正。由于特別是被稱作熱斑的易于在曝光圖案內(nèi)發(fā)生缺陷的特定部位的測長變得重要，因此，增加了以 CD — SEM(Critical Dimension-Scanning Electron Microscope,臨界尺寸掃描電子顯微鏡)進行的圖案尺寸管理的重要性。
[0004]在使用CD - SEM對ArF抗蝕劑進行測長時，由于因電子射線照射而使得抗蝕劑收縮，因此在高精度的測長中需要正確掌握收縮量。
[0005]另外，抗蝕劑的截面形狀對于以抗蝕劑為掩模來進行加工的下一工藝的形狀有大的影響。例如若抗蝕劑的側(cè)壁拉出裙邊、或出現(xiàn)中間變細，則會使加工尺寸的精度變差。為此，不僅要對抗蝕劑的寬度尺寸進行測長，甚至測量到抗蝕劑的截面形狀的必要性也提高了。
[0006]作為對CD - SHM測長時的抗蝕劑的收縮量進行估計的方法，已知專利文獻1所示的方法。這是通過用CD - SEM對抗蝕劑圖案寬度進行多次測定來導(dǎo)出測定次數(shù)與抗蝕劑圖案寬度的變化量的關(guān)系(收縮曲線)，從而算出收縮量的方法。
[0007]關(guān)于使用SEM圖像來得到截面形狀信息的方法，例如有專利文獻2所示的方法。專利文獻2的方法是如下方法:在曝光工藝、或蝕刻工藝中，根據(jù)被評價圖案的SEM像，算出對估計被評價圖案的截面形狀、工藝條件、設(shè)備特性而言有效的圖像特征量，通過將所述圖像特征量與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行比對來算出被評價圖案的截面形狀、工藝條件、設(shè)備條件，其中該學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)將預(yù)先保存在數(shù)據(jù)庫的圖案的截面形狀、工藝條件、設(shè)備特性與根據(jù)SEM圖像算出的所述圖像特征量建立關(guān)聯(lián)。
[0008]先行技術(shù)文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:JP特開2005 - 57037號公報
[0011]專利文獻2:JP特開2007 - 129059號公報
[0012]發(fā)明的概要
[0013]發(fā)明要解決的課題
[0014]
【發(fā)明者】們發(fā)現(xiàn)，在用專利文獻1所示的方法求取收縮量時，在今后需要的微細的圖案尺寸上誤差大。為此研究了其原因。其結(jié)果，在基于專利文獻1所示那樣的抗蝕劑圖案的多次的測定的收縮量估計方法中，若伴隨抗蝕劑寬度的測定次數(shù)增加而抗蝕劑與反射防止膜的變形不斷進展，則蝕劑高度也不斷發(fā)生變化，因此，出現(xiàn)進行測長的抗蝕劑寬度的相對于抗蝕劑高度的測定位置也發(fā)生變化這樣的情況，例如，在測定次數(shù)少時測定了抗蝕劑的一半的高度的位置，但隨著測定次數(shù)增加，變得測定抗蝕劑的上部例如3/4的高度)，為此，在使用收縮曲線的方法中，可知收縮量的估計誤差大。
[0015]另外，由于在⑶一 SEM觀察中從上部觀察圖案，因此難以測量截面形狀。
[0016]在使用專利文獻2等所示的CD - SEM圖像和截面形狀的數(shù)據(jù)庫的估計方法中，未考慮⑶一 SEM圖像取得時的抗蝕劑收縮。成為數(shù)據(jù)庫的⑶一 SEM圖像由于在圖像取得時照射電子射線，因此成為收縮后的抗蝕劑形狀，從同樣成為數(shù)據(jù)庫的截面SEM或AFM (AtomicForce Microscope，原子力顯微鏡)等的分析、模擬器等得到的截面形狀不是⑶一 SEM觀察的部位的形狀，而是照射電子射線前的形狀，即，是收縮前的形狀。這是因為，由于抗蝕劑圖案微細、用CD - SEM觀察的區(qū)域非常小、抗蝕劑不耐電子射線和熱等理由，從而難以直接觀察到用CD - SEM進行觀察的區(qū)域的截面形狀。為此可知，在測量抗蝕劑這樣的收縮的材料的情況下，由于成為數(shù)據(jù)庫的CD - SEM圖像與截面形狀并非測定相同形狀而得到的結(jié)果，因此，難以進行精度良好的估計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于，提供能在用CD - SEM測定由因電子射線照射而進行收縮的物質(zhì)所形成的圖案的形狀和尺寸時高精度估計所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計方法以及⑶一 SEM裝置。
[0018]用于解決課題的手段
[0019]為了解決上述課題，例如采用權(quán)利要求記載的構(gòu)成。
[0020]本申請包含多個解決上述課題的手段，若舉出其一例，則收縮前形狀估計方法是在用CD - SEM測定由因電子射線照射而進行收縮的物質(zhì)所形成的圖案的形狀和尺寸時的所述圖案的收縮前形狀估計方法，其特征在于，包含:準備收縮數(shù)據(jù)庫的步驟，該收縮數(shù)據(jù)庫包含:以所述物質(zhì)形成的圖案的電子射線照射前截面形狀數(shù)據(jù)、各種電子射線照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群、各種電子射線照射條件下得到的CD - SEM圖像數(shù)據(jù)群、和使用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建的收縮模型以及CD — SEM圖像特征量與截面形狀的相關(guān)模型；取得以所述物質(zhì)形成的被測定圖案的⑶一 SEM圖像的步驟；和使用所述⑶一 SEM圖像和所述收縮數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來估計所述被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸，并輸出的步驟。
[0021]另外，⑶一 SEM裝置具備:電子射線源；載置被測定樣品的樣品臺；將從所述電子射線源放出的電子照射到載置于所述樣品臺的樣品的電子光學(xué)系統(tǒng)；和基于從所述樣品放出的二次電子來進行圖像處理的控制處理部，其特征在于，所述CD - SEM裝置為了估計由因電子射線照射而收縮的物質(zhì)所形成的圖案收縮前的形狀，還具有收縮數(shù)據(jù)庫，該收縮數(shù)據(jù)庫包含:以所述物質(zhì)形成的圖案的電子射線照射前截面形狀數(shù)據(jù)；各種電子射線照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群；各種電子射線照射條件下得到的CD - SEM圖像數(shù)據(jù)群；和使用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建的收縮模型以及⑶一 SEM圖像特征量與截面形狀的相關(guān)模型。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，能提供通過使用收縮數(shù)據(jù)庫，能在用⑶一 SEM測定由因電子射線照射而進行收縮的物質(zhì)所形成的圖案的形狀和尺寸時高精度估計所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計方法以及⑶一 SEM裝置。[0024]上述以外的課題、構(gòu)成以及效果通過以下的實施方式的說明得到進一步明確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的第1實施例所涉及的收縮前形狀估計方法的流程圖。
[0026]圖2是表示本發(fā)明的第1實施例所涉及的⑶一 SEM裝置的概略整體構(gòu)成的圖。
[0027]圖3A是本發(fā)明的第1實施例所涉及的⑶一 SEM裝置中的收縮數(shù)據(jù)庫的說明圖。
[0028]圖3B是圖3A所示的收縮數(shù)據(jù)庫中的收縮模型的創(chuàng)建次序以及⑶一 SEM圖像特征量與截面形狀的相關(guān)模型的創(chuàng)建次序的說明圖。
[0029]圖4是表示本發(fā)明的第1實施例所涉及的收縮前形狀估計方法中的CD - SEM觀察部位的圖案的截面形狀觀察方法的流程的圖。
[0030]圖5A是表示本發(fā)明的第1實施例中使用的樣本的例的俯視圖。
[0031]圖5B是使用圖5A所示的樣本的STEM的截面觀察的示意圖。
[0032]圖5C是圖5B所示的截面示意圖的主要部分放大圖。
[0033]圖?是表示圖5C的截面示意圖中的抗蝕劑輪廓線的圖。
[0034]圖6A是在本發(fā)明的第1實施例中使用的樣本上形成的抗蝕劑截面形狀的示意圖。
[0035]圖6B是表示圖6A所示的抗蝕劑的抗蝕劑形狀測長值的測定次數(shù)依賴性的圖。
[0036]圖7是本發(fā)明的第2實施例所涉及的收縮前形狀估計方法的流程圖。
[0037]圖8是本發(fā)明的第3實施例所涉及的收縮前形狀估計方法的流程圖。
[0038]圖9是本發(fā)明的第1實施例所涉及的⑶一 SEM裝置中的輸出畫面的一例。
[0039]圖10是本發(fā)明的第2實施例所涉及的⑶一 SEM裝置中的輸出畫面的一例。
[0040]圖11是本發(fā)明的第3實施例所涉及的⑶一 SEM裝置中的輸出畫面的一例。
【具體實施方式】
[0041]下面，基于附圖來說明本發(fā)明的實施例。
[0042]實施例1
[0043]圖2是本實施例的⑶一 SEM裝置的構(gòu)成圖的示例。由高電壓控制部211設(shè)定的給定的加速電壓、電流的一次電子202從電子槍201放出。放出的一次電子202在由聚焦透鏡控制部213控制的聚焦透鏡203聚焦，通過光圈204來除去一次電子202的不需要的區(qū)域。
[0044]之后，由被物鏡控制部216控制的物鏡206使一次電子202聚焦在樣本207上，用被偏轉(zhuǎn)線圈控制部215控制的偏轉(zhuǎn)線圈205，對樣本207上進行掃描。樣本207固定在載臺208上，載臺208由載臺控制部218來控制移動，能對樣本207上的任意部位照射一次電子202。
[0045]因一次電子202的照射而從樣本207發(fā)生的二次電子220被二次電子檢測器221檢測，被A/D變換器222變換為數(shù)字信號，容納在控制處理部230內(nèi)的存儲器232中，由CPU231進行與目的相應(yīng)的圖像處理，例如進行線分布圖的取得等。
[0046]控制處理部230由CPU231和存儲器232構(gòu)成。由控制處理部230控制高電壓控制部211、聚焦透鏡控制部213、偏轉(zhuǎn)線圈控制部215、物鏡控制部216、載臺控制部218的各控制部，設(shè)定一次電子射線202的加速電壓、電流、掃描速度、掃描次數(shù)、倍率等任意的測定條件和樣本207上的測定部位，并且所述測定條件和所述測定部位與基于測定的二次電子220的⑶一 SEM圖像一起容納到控制處理部230的存儲器232中。
[0047]與控制處理部230連接的數(shù)據(jù)輸入輸出部233將控制處理部230和操作人員連接，操作人員介由從數(shù)據(jù)輸入輸出部233的輸入來進行前述的各部位的控制。另外，前述的測定條件和測定部位的設(shè)定也能介由數(shù)據(jù)輸入輸出部233來進行。另外，通過控制處理部230進行控制以使得在樣本207上二維地掃描一次電子202，使產(chǎn)生的二次電子信號成為與掃描位置對應(yīng)的二維排列，由此能從數(shù)據(jù)輸入輸出部233輸出顯示與樣品(樣本)的表面形狀對應(yīng)的二維圖像(⑶一 SEM圖像)。另外，能由CPU231從得到的二維的⑶一 SEM圖像中獲得線狀光譜等的⑶一 SEM圖像的特征量。
[0048]與控制處理部230連接的收縮數(shù)據(jù)庫240以預(yù)先測定的由因電子射線照射而進行收縮的材料形成的圖案的⑶一 SEM圖像、和與所述⑶一 SEM圖像對應(yīng)的圖案部位截面的掃描透射型電子顯微鏡(STEM)圖像為基礎(chǔ)建立，是在根據(jù)⑶一 SEM圖像而估計收縮前的圖案形狀中使用的數(shù)據(jù)庫。詳細的情況使用其它圖在后面敘述。在圖2中，將收縮數(shù)據(jù)庫240圖示為與解析處理部230分開的構(gòu)件，但即便設(shè)為包含在控制處理部230中的構(gòu)成也不會改變效果。
[0049]能通過以收縮數(shù)據(jù)庫240為基礎(chǔ)，使用控制處理部230的CPU231來對利用圖2的⑶一 SEM裝置取得的形成于樣本上的圖案的⑶一 SEM圖像進行解析處理，來根據(jù)⑶一 SEM圖像估計收縮前的圖案形狀，從數(shù)據(jù)輸入輸出部233輸出圖案的形狀和尺寸。輸出的圖案的形狀和尺寸能通過從數(shù)據(jù)輸入輸出部233的輸入來進行指定。
[0050]在由CD —SEM進行的圖案形狀測定時，無法避免向形成于樣本上的圖案的電子射線照射。為此，由因電子射線照射而進行收縮的材料形成的圖案的CD - SEM圖像成為測定已收縮后的形狀的結(jié)果。與此相對,通過使用收縮數(shù)據(jù)庫240來解析收縮后的CD - SEM圖像，能估計收縮前的形狀和尺寸。由此，能提供能估計精度良好的圖案形狀和尺寸的CD -SEM裝置。
[0051 ] 在使用了收縮數(shù)據(jù)庫的解析處理時，利用由圖2的⑶一 SEM裝置1次或多次對樣本上的圖案的任意的部位進行測定而得到的⑶一 SEM圖像。通過將包含所述⑶一 SEM圖像取得的測定條件在內(nèi)的序列作為訣竅(recipe)容納在存儲器232中，能遵循所述訣竅的內(nèi)容來進行測定。另外，在所述訣竅中，并不限于前述的任意的部位的測定，還能設(shè)定多個部位的測定等任意的測定條件序列。
[0052]接下來，基于圖1來說明本實施例的流程。這是測定在半導(dǎo)體基板上由ArF用的抗蝕劑來形成的任意的圖案的示例。
[0053]最初，輸入樣本信息、裝置信息(步驟S101)。樣本信息是樣本名、抗蝕劑的材料、圖案的設(shè)計尺寸等與樣本相關(guān)的信息，但也可僅輸入能輸入的項目。裝置信息是電子射線的加速電壓、電流、掃描方法、測定倍率等的測定條件。
[0054]接下來，基于以裝置信息而輸入的測定條件，由⑶一 SEM取得被測定圖案的⑶一SEM圖像群(步驟S102)。ArF抗蝕劑因⑶一 SEM測定而進行收縮，因此，若對被測定圖案的同一部位進行多次CD - SEM測定來取得多張圖像，就能得到收縮量不同的多張CD - SEM圖像。
[0055]例如，設(shè)定測定條件，將電子射線的能量設(shè)為500V，將電流設(shè)為8pA，將倍率設(shè)為20萬倍，將電子射線照射次數(shù)設(shè)為4次、8次、16次、32次、64次，取得累積各個電子射線照射次數(shù)的圖像。
[0056]該多個⑶一 SEM測定的測定條件期望是包含在創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫時取得的⑶一SEM測定條件中的條件。從取得的多個CD - SEM圖像中分別取得線分布圖等的圖像的特征量。
[0057]接下來，對預(yù)先創(chuàng)建的收縮數(shù)據(jù)庫和在步驟S102取得的多個⑶一 SEM圖像進行圖案匹配(比對)處理(步驟S103)。也可以針對根據(jù)步驟S102中取得的多個⑶一 SEM圖像而得到的線分布圖等的圖像特征量、和收縮數(shù)據(jù)庫進行圖案匹配處理。
[0058]在圖案匹配處理中，例如能通過將被測定圖案的⑶一 SEM圖像群或其特征量與收縮數(shù)據(jù)庫中的收縮模型、或CD - SEM圖像與截面形狀的相關(guān)模型等適配，來估計被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸。
[0059]將通過匹配處理得到的被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸輸出(步驟S104)。圖案的形狀能以二維或三維、或二維、三維兩者進行圖像顯示，作為圖案的尺寸，能響應(yīng)操作人員的請求而輸出顯示抗蝕劑的高度、相對于抗蝕劑的各高度的寬度、上部的圓形形狀和下部的裙邊形狀、挺度角等。
[0060]圖9示出輸出畫面的示例。在圖案形狀顯示(901)中，顯示收縮前的圖案形狀
(902)和與步驟S102中取得的被測定圖案的⑶一SEM圖像對應(yīng)的收縮后的圖案形狀
(903)。在圖9中，將收縮前的圖案形狀和多個收縮后的圖案形狀重疊描繪，但顯示方法并不限于此，也可以分別個別地顯示圖案形狀。另外，圖案形狀也可以三維顯示，也可以以二維顯示和三維顯示兩者來進行顯示。
[0061]在測長值顯示(905)中，進行抗蝕劑高度和任意抗蝕劑高度下的寬度、挺度角等的圖案形狀的數(shù)值顯示(906)。能通過將抗蝕劑寬度的測長位置輸入到相對于抗蝕劑高度的比例的指定部位(907)，來輸出相對于希望測量長度的抗蝕劑高度的寬度的值?？刮g劑寬度的測長位置并不限于3處。為了易于理解測定位置，也可以配合測長位置的示意圖(904)來進行顯示。
[0062]通過以上的流程，能估計在⑶一 SEM不能觀察到的收縮前的形狀和尺寸，并輸出。
[0063]接下來，使用圖3A、圖3B來說明收縮數(shù)據(jù)庫。圖3A是表示收縮數(shù)據(jù)庫的構(gòu)成的示例的圖。收縮數(shù)據(jù)庫(311)由數(shù)據(jù)群(312)和模型(316)構(gòu)成。
[0064]數(shù)據(jù)群(312)由電子射線照射前截面形狀(313)、各種電子射線照射條件的截面形狀(314)、各種電子射線照射條件的⑶一 SEM圖像(315)的各數(shù)據(jù)構(gòu)成，模型(316)由收縮模型(317)、⑶一 SEM圖像特征量與截面形狀的相關(guān)模型(318)構(gòu)成。
[0065]模型(316)以數(shù)據(jù)群(312)為基礎(chǔ)建立。收縮模型(317)是將電子射線照射量與收縮引起的形狀變化量的關(guān)系進行模型化的產(chǎn)物。CD - SEM圖像特征量與截面形狀的相關(guān)模型(318)是將CD - SEM圖像的特征量與圖案的截面形狀的關(guān)系進行模型化的產(chǎn)物，能根據(jù)⑶一 SEM圖像來估計截面形狀。通過使用該模型(316)，對未包含于數(shù)據(jù)群(312)的電子射線照射條件和抗蝕劑形狀也能估計收縮前的截面形狀和尺寸。
[0066]在本實施例中，作為數(shù)據(jù)群的構(gòu)成要素，以電子射線照射前截面形狀、各種電子射線照射條件的截面形狀、各種電子射線照射條件的CD - SEM圖像為例進行表示，但加入其它數(shù)據(jù)也沒關(guān)系。[0067]另外，在本實施例中，作為構(gòu)成模型的要素，以收縮模型、CD- SEM圖像與截面形狀的相關(guān)模型這2個模型為例進行表示，但模型并不限于此。
[0068]圖3B是表示收縮數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建流程的示例的圖。在收縮數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建時，首先創(chuàng)建由各種形狀、各種材料構(gòu)成的圖案(步驟S301)。作為各種形狀，是抗蝕劑的寬度和高度、上部的圓形形狀和下部的裙邊形狀、挺度角中的1個或多個不同的形狀，作為各種材料，成為ArF用抗蝕劑等。
[0069]對于步驟S301中準備的圖案，通過例如圖案截面的STEM觀察來取得電子射線照射前的截面形狀的數(shù)據(jù)(步驟S302)。
[0070]另外，對于步驟S301中準備的圖案，取得各種電子射線照射條件的⑶一 SEM圖像數(shù)據(jù)群(步驟S304)。根據(jù)取得的CD — SEM圖像，獲得線分布圖等的圖像特征量。電子射線照射條件例如設(shè)為電子射線照射能量500V、電子射線電流8pA、倍率20萬倍，將電子射線照射次數(shù)設(shè)為2次、4次、8次、16次、32次、64次，取得電子射線照射量不同的⑶一 SEM圖像。這些圖像由于收縮量不同，因此能得到形狀或材料的差異引起的收縮傾向的差異，來作為數(shù)據(jù)。電子射線照射能量、電流、倍率、照射次數(shù)等并不限于在示例中舉出的。
[0071]在與步驟S304中取得的⑶一 SEM圖像相同條件下取得進行了電子射線照射的抗蝕劑圖案的截面形狀數(shù)據(jù)(步驟S303)。期望步驟S304和步驟S303的測定部位一致，但只要電子射線的照射條件相同，則也不一定非要步驟S304和步驟S303的測定部位一致。觀察步驟S304中進行了 CD - SEM測定的部位的圖案的截面形狀的步驟S303的順序的示例在后面敘述。
[0072]通過從步驟S302中得到的收縮前的圖案的截面形狀和步驟S303中得到的電子射線照射量不同的收縮后的圖案的截面形狀，來定量地解析電子射線照射量與收縮引起的形狀變化量的關(guān)系，由此創(chuàng)建收縮模型(步驟S305)。該模型是將起因于CD - SEM觀察的收縮現(xiàn)象進行了模型化的產(chǎn)物，例如，若有電子射線照射條件和成為初始值的形狀數(shù)據(jù)，則不僅能估計CD - SEM觀察后的截面形狀和尺寸，還能估計在CD - SEM中不能測定的收縮前的截面形狀和尺寸。
[0073]通過定量解析步驟S304中得到的電子射線照射量不同的⑶一 SEM圖像以及線分布圖等特征量、和步驟S303中得到的與步驟S304對應(yīng)的電子射線照射量的圖案的截面形狀，來創(chuàng)建圖案的CD - SEM圖像的特征量與截面形狀的相關(guān)模型(步驟S306)。只要使用該相關(guān)模型，就能根據(jù)CD - SEM圖像來估計對應(yīng)的CD - SEM圖像測定條件下的截面形狀(收縮后的截面形狀)。
[0074]通過將從步驟S306的相關(guān)模型得到的收縮后的圖案的截面形狀數(shù)據(jù)和電子射線照射條件與步驟S305的收縮模型適配，能估計圖案的收縮前的形狀和尺寸。
[0075]在本實施例中，作為構(gòu)成收縮數(shù)據(jù)庫的要素，以收縮模型、CD - SEM圖像與截面形狀的相關(guān)模型這2個模型為例進行表示，但模型并不限于此。
[0076]另外，在本實施例中，作為步驟S302、步驟S303中觀察圖案的截面形狀的方法，記載了使用STEM觀察，但若是原子力顯微鏡(AFM)等不因測定而引起收縮的方法，則使用其它觀察手法也能得到相同的效果。
[0077]接下來，使用圖4的流程和圖5的示意圖來說明收縮數(shù)據(jù)庫制作中的CD - SEM觀察部位的圖案的截面形狀觀察方法。本實施例是通過使用聚焦離子束(FIB)的微采樣來給出CD — SEM觀察部位的圖案截面，使用STEM的Z對比度模式來進行觀察的示例。
[0078]首先，使用圖4來說明流程。首先，進行抗蝕劑圖案的⑶一 SEM觀察(步驟S401)。若為了觀察次納米的圖案而將觀察倍率設(shè)為20萬倍，則電子射線照射約700nm方形的區(qū)域。首先，得到觀察倍率20萬倍、電子射線照射能量500V、照射電流8pA照射16次照射的像。
[0079]之后，通過原子層沉積法(ALD法)在抗蝕劑圖案上以0.5nm到3nm的膜厚形成氧化鉿(Hf02)膜(步驟S402)。在FIB (Focused 1n Beam)微采樣時，為了防止來自表面的損傷，一般形成保護膜。在抗蝕劑圖案上直接成膜碳或抗蝕劑等的有機材料系的保護膜的情況下，由于抗蝕劑圖案和保護膜哪個都由輕元素構(gòu)成，因此在STEM的Z對比度像中成為大致相同程度的對比度，兩者的邊界變得不明了。于是，在形成保護膜前，在抗蝕劑上應(yīng)用原子序數(shù)大于抗蝕劑材料的物質(zhì)即Hf02膜，作為邊界膜。由此，能在STEM的Z對比度像中清楚地觀察到以Hf02附加上邊的抗蝕劑的輪廓。
[0080]ALD (Atomic Layer Deposition)法是以原子層為單位形成薄膜的方法，特征在于高低差被覆性、膜厚均勻性、膜厚控制性高。為此，由于在抗蝕劑圖案的側(cè)壁和底部也能以均勻的膜厚進行成膜，因此能精度良好地得到抗蝕劑的輪廓。
[0081]!1?)2膜一般在300°C程度下成膜，但嘗試100°C下的成膜時，確認了:雖然與300°C下成膜的膜相比雜質(zhì)量多，但在STEM — Z對比度模式下得到的像的對比度比相對于抗蝕劑或碳保護膜是足夠的。由于抗蝕劑一般在顯影后在120°C到150°C程度的溫度下進行被稱作后烘的熱處理，因此，若在低于120°C的溫度的100°C下成膜!1?)2膜，則不會給抗蝕劑帶來熱損傷。
[0082]接下來，作為FIB加工時的第一保護膜，在成膜Hf02的抗蝕劑圖案上用蒸鍍法成膜碳膜(步驟S403)。碳膜的膜厚設(shè)為從能在第二保護膜成膜時(步驟S404)保護抗蝕劑圖案的膜厚到能確認加工圖案部位程`度的膜厚。例如設(shè)為150nm。
[0083]接下來，在包含了步驟S401中⑶一 SEM觀察的部位的區(qū)域，成膜約1 μ m的鎢膜，作為第二保護膜(步驟S404)。能特定⑶一 SEM觀察部位地，在FIB裝置內(nèi)僅在特定部位進行成膜。此時，也可以用FIB加工出線等的記號，從而能在成膜的鎢膜上特定⑶一 SEM觀察部位。
[0084]接下來，用基于FIB的微采樣將包含⑶一 SEM觀察部位的區(qū)域加工成STEM樣品(步驟S405)。由于如使用FIB微采樣法，就能觀察次微米區(qū)域的特定的部位的截面，因此，能觀察以⑶一 SEM觀察的部位本身的截面。即，能使⑶一 SEM圖像和截面形狀一對一地對應(yīng)。
[0085]另外，若以包含⑶一SEM觀察部位(本實施例中為700nm)和⑶一SEM未觀察部位這兩者的區(qū)域來制作STEM樣品，則能在相同的STEM樣品內(nèi)觀察CD — SEM觀察前和觀察后這兩者的截面形狀。
[0086]將STEM觀察用的樣品的膜厚設(shè)為200nm到500nm。步驟S401中照射電子射線的區(qū)域為約700nm方形，相對于STEM樣品的膜厚足夠大。
[0087]在FIB加工中，由于使用高加速的離子束來切削樣品，因此一般來說，損傷從加工表面(這種情況下為抗蝕劑截面)進入到約20nm的深度。在抗蝕劑截面的觀察中，由于并非觀察格子像，因此不需要使樣品那樣地薄膜化。因此，若使觀察的樣品膜厚成為200nm以上那樣地比較的厚，則由于在觀察區(qū)域所占的損傷層的比例成為不足2成，因此認為FIB加工帶來的損傷的影響不會成為問題。
[0088]另外，由于STEM觀察是透射觀察，因此得到累積了樣品膜厚內(nèi)的抗蝕劑的形狀偏差份的像。為此，若STEM樣品過厚，則由于抗蝕劑形狀的偏差，在外觀上，觀察邊界膜較厚，在得到的形狀中會產(chǎn)生誤差，因此期望到500nm程度為止的膜厚。
[0089]接下來，在STEM的Z對比度模式下觀察步驟S405中制作的截面樣品，取得截面的STEM - Z對比度像(步驟S406)。STEM的Z對比度像是在STEM的暗視野觀察下僅使具有大的散射角的透射電子成像而得到的像，像的對比度依賴于原子序數(shù)(Z)(與Z的平方成正比)。另外，由于能以lnm程度的高分辨率進行觀察，因此能實現(xiàn)精度高的抗蝕劑形狀的測定。
[0090]在抗蝕劑圖案上直接成膜碳或抗蝕劑等有機材料系的保護膜的情況下，由于抗蝕劑圖案和保護膜哪一者都由輕元素構(gòu)成，因此在Z對比度像中會成為大致相同程度的對比度，兩者的邊界變得不明了，但若在抗蝕劑上成膜原子序數(shù)大于抗蝕劑材料的物質(zhì)的Η--2膜作為邊界膜，則能觀察到該邊界膜作為高對比度的抗蝕劑的輪廓線。
[0091]截面TEM觀察與CD - SEM相同，都是對樣品照射電子射線來進行測定的方法，但由于與CD - SEM相比，觀察時的加速電壓高、觀察樣品的膜厚是電子射線透射的厚度(例如200nm程度)，因此TEM觀察時照射的電子不停留在抗蝕劑內(nèi)而透射。因此，在STEM觀察中，有不會發(fā)生CD - SEM觀察時那樣的抗蝕劑收縮的優(yōu)點。[0092]接下來，根據(jù)步驟S406中得到的截面的STEM — Z對比度像，提取抗蝕劑的輪廓線，并將其二維數(shù)據(jù)化(步驟S407 )。由于在抗蝕劑與保護膜的邊界形成高對比度的邊界膜(Hf02)，因此，能通過將圖像2值化，對邊界膜循跡，來提取輪廓線。在輪廓線的提取在內(nèi)，也可以使用各種程序和軟件。
[0093]通過以上的實施例，能觀察與用⑶一 SEM觀察的部位相同部位的截面形狀，能形成收縮數(shù)據(jù)庫。
[0094]在本實施例中，示出了步驟S401中在1個電子射線照射條件下對一個部位進行電子射線照射的示例，但將在1個電子射線照射條件下觀察多個部位或者在多個不同的電子射線照射條件下觀察多個部位的區(qū)域加工成1個或多個STEM樣品也沒關(guān)系。根據(jù)該方法，由于還能在1個樣品內(nèi)對多個電子射線照射條件的形狀進行STEM觀察，因此能謀求作業(yè)時間的縮短。另外，由于能調(diào)查在同一樣品內(nèi)的變化，因此能實現(xiàn)沒有樣品間偏差影響的精度更高的測定。
[0095]在本實施例中，示出了作為邊界膜而使用Hf02膜的示例，只要能在STEM的Z對比度像中得到與抗蝕劑的對比度比，則使用Hf02以外的膜也能得到相同的效果。作為成膜方法并不限于ALD法，只要是在抗蝕劑圖案的側(cè)壁和底部也能成膜的方法，則都能應(yīng)用。
[0096]另外，在本實施例中，作為第一保護膜使用碳膜，但代替碳膜而使用抗蝕劑或A1203等在STCM的Z對比度像中能得到與抗蝕劑相同程度的對比度的物質(zhì)，也能得到相同的效果。作為成膜方法，并不限于蒸鍍法，只要是不給抗蝕劑帶來損傷的方法就都能應(yīng)用。
[0097]接下來，利用使用了圖5的STEM的截面觀察的示意圖來對本實施例的截面觀察方法進行補足說明。圖5A是表示抗蝕劑樣本510中的電子射線照射區(qū)域511、512、513、和通過FIB而薄膜化的STEM觀察樣品515的位置關(guān)系的示例?？刮g劑圖案形成在與基于FIB的電子射線未照射區(qū)域514垂直的方向上。
[0098]電子射線照射條件是將觀察倍率設(shè)為20萬倍，在電子射線照射能量500V下，對電子射線照射區(qū)域511、512、513的電子射線照射次數(shù)設(shè)為64次、2次、16次。電子射線照射區(qū)域的大小為約700nm方形，電子射線照射區(qū)域511與512、512與513的間隔為500nm。在電子射線照射區(qū)域511、512、513中，由于產(chǎn)生收縮引起的形狀變化，因此能用光學(xué)顯微鏡確認位置。電子射線照射條件并不限于本實施例。照射部位的數(shù)目、配置、大小也收斂于用FIB進行加工的STEM樣品內(nèi)地設(shè)定即可。
[0099]對包含電子射線照射區(qū)域511、512、513和電子射線未照射區(qū)域514的區(qū)域進行FIB加工來制作STEM觀察樣品515，由此能在1個STEM樣品內(nèi)觀察不同的電子射線照射條件下的區(qū)域和電子射線未照射區(qū)域。
[0100]圖5B和圖5C是STEM —Z對比度像的示意圖。電子射線未照射區(qū)域514的截面是524的未照射區(qū)域截面，電子射線照射區(qū)域511的截面與521對應(yīng)，電子射線照射區(qū)域512的截面與522對應(yīng)，電子射線照射區(qū)域513的截面與523對應(yīng)。
[0101]由于Z對比度像能在依賴于原子序數(shù)(Z)的對比度下得到，原子序數(shù)接近的碳蒸鍍膜(碳保護膜)531、與抗蝕劑530的對比度差較小。與此相對，由于邊界膜(Hf02) 532由原子序數(shù)大于抗蝕劑530和碳保護膜531的元素構(gòu)成，因此能在高對比度(白)下進行觀察。如此，通過將Hf02膜532作為邊界膜導(dǎo)入，能明了地觀察抗蝕劑530的輪廓線。
[0102] 圖5C是放大圖5B的放大區(qū)域525的圖。電子射線照射區(qū)域的截面521的抗蝕劑形狀并非與未照射區(qū)域的截面524的抗蝕劑形狀以相似形收縮，而是抗蝕劑的中央附近成為中間變細形狀。另外，抗蝕劑530下部的反射防止膜533也在電子射線照射區(qū)域(與521對應(yīng))收縮。另外，在本實施例中示出了設(shè)置反射防止膜的示例，根據(jù)抗蝕劑材料、膜厚、曝光光的波長不同，并非一定要設(shè)置。
[0103]由于抗蝕劑形狀和反射防止膜形狀如此地因電子射線照射而變形，因此僅通過收縮曲線的外插，難以進行收縮前形狀的精度高的估計，從而，在收縮前形狀的估計中，必須調(diào)查CD — SEM圖像與截面形狀的對應(yīng)關(guān)系，必須調(diào)查電子射線照射引起的收縮形狀的變化。根據(jù)本實施例，由于能無損傷地觀察用CD - SEM進行觀察的部位的截面形狀，因此能形成精度高的收縮數(shù)據(jù)庫。
[0104]圖?是提取被圖5C的邊界膜(Hf02 ) 5 3 2附加了上邊的抗蝕劑的輪廓線540的示例。通過提取抗蝕劑形狀作為x、Y的二維數(shù)據(jù)，能進行抗蝕劑形狀的定量的評價，能形成收縮數(shù)據(jù)庫。
[0105]圖6Α、圖6Β示出了應(yīng)用本實施例的截面形狀觀察方法來調(diào)查抗蝕劑形狀測長值的測定次數(shù)依賴性的示例。圖6Α是抗蝕劑截面形狀的示意圖，圖6Β是測長值的測定次數(shù)依賴性的圖表。分別以〇612、^ 613、Λ 614示出針對抗蝕劑圖案601的上部602、中部603、下部604各位置的相對于抗蝕劑寬度的測長值的測定次數(shù)的變化。如此，由于能進行截面形狀的定量的評價，因此測長值與測定次數(shù)(電子射線照射量)的關(guān)系能以函數(shù)來表征。不僅圖6所示的抗蝕劑寬度，抗蝕劑高度、挺度角、圓形形狀、裙邊形狀的變化同樣也能以函數(shù)來表征與測定次數(shù)(電子射線照射量)的關(guān)系。能通過以這些函數(shù)表征的關(guān)系來構(gòu)成收縮數(shù)據(jù)庫的收縮模型。
[0106]通過上述方法創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫，使用圖2所示的CD - SEM裝置來估計抗蝕劑圖案的收縮前形狀，比較估計出的收縮前的抗蝕劑圖案形狀、和以該抗蝕劑圖案為掩模進行干式蝕刻時的基底的圖案形狀，其結(jié)果能得到良好的對應(yīng)關(guān)系。
[0107]以上，根據(jù)本實施例，提供通過使用收縮數(shù)據(jù)庫，能在用⑶一 SEM測定由因電子射線照射而進行收縮的物質(zhì)形成的圖案的形狀和尺寸時高精度地估計所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計方法以及CD - SEM裝置。
[0108]實施例2
[0109]接下來，基于圖7以及圖10來說明第2實施例。這是對通過ArF用的抗蝕劑形成在半導(dǎo)體基板上的任意的圖案進行多點測定的示例。另外，實施例1中記載但本實施例中未記載的事項只要沒有特殊情況，也能應(yīng)用在本實施例中。
[0110]圖7是本實施例所涉及的收縮前形狀估計方法的流程圖。首先，得到成為初始值的被測定圖案的形狀數(shù)據(jù)。最初，輸入樣本信息、裝置信息(步驟S111)。樣本信息是樣本名、抗蝕劑的材料、圖案的設(shè)計尺寸等與樣本相關(guān)的信息，但只要輸入能輸入的項目即可。裝置信息是電子射線的加速電壓、電流、掃描方法、測定倍率等測定條件。
[0111]接下來，基于在裝置信息輸入的測定條件，用CD - SEM首先取得作為初始值來利用的被測定圖案的⑶一 SEM圖像群(步驟S112)。由于ArF抗蝕劑因⑶一 SEM測定而進行收縮，因此，若對被測定圖案的同一部位進行多次CD - SEM測定來取得多張圖像，就會得到收縮量不同的多張CD - SEM圖像。例如，設(shè)定測定條件，將電子射線的能量設(shè)為500V，將電流設(shè)為8pA，將倍率設(shè)為20萬倍，將電子射線照射次數(shù)設(shè)為4次、8次、16次、32次、64次，取得累積各個電子射線照射次數(shù)的圖像。
[0112]該多個CD - SEM測定的測定條件期望是包含在創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫時取得的CD —SEM測定條件中的條件。從取得的多個CD - SEM圖像中分別取得線分布圖等圖像的特征量。CD - SEM圖像和線分布圖容納在存儲器中。
[0113]接下來，對預(yù)先創(chuàng)建的收縮數(shù)據(jù)庫和步驟S112中取得的多個⑶一 SEM圖像進行圖案匹配處理(步驟S113 )。也可以對從步驟S112取得的多個⑶一 SEM圖像中得到的線分布圖等的圖像特征量、和收縮數(shù)據(jù)庫進行圖案匹配處理。在圖案匹配處理中，例如通過將被測定圖案的CD - SEM圖像群或其特征量與收縮數(shù)據(jù)庫中的收縮模型或CD - SEM圖像與截面形狀的相關(guān)模型等適配，能估計被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸。圖案的形狀能以二維或三維、或二維、三維的兩者進行圖像顯示，作為圖案的尺寸，能響應(yīng)操作人員的請求而輸出顯示抗蝕劑的高度、相對于抗蝕劑的各高度的寬度、上部的圓形形狀和下部的裙邊形狀、挺度角等。
[0114]將通過圖案匹配得到的被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸數(shù)據(jù)作為樣本信息的初始值來輸入(步驟S114)。在這里輸入的樣本信息的初始值與步驟S111中輸入的樣本信息不同的情況下，置換為步驟S114中輸入的信息。由于能在步驟S114中輸入成為初始值的圖案的形狀數(shù)據(jù)，因此即使是樣本信息不明的樣本也能進行精度良好的估計。
[0115]接下來，使載臺移動到與步驟S112的被測定圖案不同的位置的被測定圖案(步驟
S115)。在步驟S115中，由于從步驟S112測定的圖案移動到另外的被測定圖案即可，因此也可以不使用載臺移動而使用射束偏轉(zhuǎn)。另外，只要是通過與步驟S112中測定的圖案同等的工藝工序創(chuàng)建的樣本,則也可以交換樣本。
[0116]接下來，取得1張與步驟S112不同的位置的被測定圖案的⑶一 SEM圖像(步驟S116)。從取得的⑶一 SEM圖像中，取得線分布圖等的圖像的特征量，將⑶一 SEM圖像和線分布圖容納在存儲器中。測定條件例如將電子射線的能量設(shè)為500V，將電流設(shè)為8pA，將倍率設(shè)為20萬倍，將電子射線照射次數(shù)設(shè)為16次，但也可以應(yīng)用另外的測定條件。
[0117]對步驟S114中輸入的圖案形狀的初始值、步驟S116中取得的⑶一SEM圖像或圖像的特征量、和收縮數(shù)據(jù)庫進行匹配處理(步驟S117)。在該匹配處理中，由于已知圖案形狀的初始值，因此，僅成為例如調(diào)整從初始值的偏差的處理。
[0118]輸出通過匹配處理得到的被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸(步驟S118)。圖案的形狀能以二維或三維、或者二維、三維兩者來進行圖像顯示，作為圖案的尺寸，能響應(yīng)于操作人員的請求而輸出顯示抗蝕劑的高度、相對于抗蝕劑的各高度的寬度、上部的圓形形狀和下部的裙邊形狀、挺度角等。
[0119]在步驟S119中，進行判斷，是使測定結(jié)束、還是繼續(xù)，在測定多個被測定圖案的情況下，反復(fù)S115到S118的各步驟，來輸出多個被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸。被測定圖案的數(shù)目(反復(fù)次數(shù))和測定部位的位置指定也可以在步驟S111輸入，或者作為測定條件的序列而進行設(shè)定。
[0120]由于步驟S114中輸入樣本信息的初始值，因此在步驟S116中，即使取得1張被測定圖案的⑶一 SEM圖像也能在步驟S117中充分地進行與收縮數(shù)據(jù)庫的匹配，因此能謀求測定時間的縮短。
[0121]在步驟S116中，為了測定時間縮短而設(shè)為取得1張⑶一SEM圖像，但即使與步驟S112相同地取得電子射線照射次數(shù)不同的多張⑶一 SEM圖像也沒關(guān)系。由此，雖然測定時間變長，但能在步驟S117中進行更高精度的收縮前形狀和尺寸的估計。
[0122]圖10示出顯示畫面的示例。在初始值的圖案形狀顯示(921)中，顯示收縮前的圖案形狀(922)、和步驟S112中取得的與被測定圖案的CD — SEM圖像對應(yīng)的初始值的收縮后的圖案形狀(923)。在圖10中重疊描繪收縮前的圖案形狀和多個收縮后的圖案形狀，但顯示方法并不限于此，也可以分別個別地顯示圖案形狀。另外，圖案形狀可以進行三維顯示，也可以以二維顯示和三維顯示兩者進行顯示。
[0123]在初始值的測長值顯示(925)中，進行抗蝕劑高度和任意抗蝕劑高度下的寬度、挺度角等的初始值的圖案形狀的數(shù)值顯示(926)。通過將抗蝕劑寬度的測長位置輸入到相對于抗蝕劑高度的比例的指定部位(907)，能輸出相對于希望測長的抗蝕劑高度的寬度的值?？刮g劑寬度的測長位置并不限于3處。為了易于理解測定位置，也可以與測長位置的示意圖(904) —起顯示。
[0124]在多個被測定圖案的數(shù)據(jù)中，在測長部位指定顯示(911)中指定進行測長的芯片和部位。也可以在晶片圖(912)上指定位置，或者輸入測長部位坐標(913)。晶片圖上的位置和坐標設(shè)定為哪一方改變則另一方都追隨發(fā)生改變，兩者表示相同部位。
[0125]在圖案形狀顯示(901)中顯示測長部位指定顯示中指定的部位的收縮前的圖案形狀(902)。為了在收縮前的圖案形狀易于理解測定位置，也可以用箭頭表示測定位置。圖案形狀也可以三維顯示，也可以以二維顯示和三維顯示兩者進行顯示。在步驟S116中取得電子射線照射次數(shù)不同的多張CD —SEM圖像的情況下，可以在圖案形狀顯示中也與收縮后的圖案形狀一起進行顯示。
[0126]在測長值顯示(905)中，進行抗蝕劑高度和任意抗蝕劑高度下的寬度、挺度角等的圖案形狀的數(shù)值顯示(906)。通過將抗蝕劑寬度的測長位置輸入到相對于抗蝕劑高度的比例的指定部位(907)，能輸出相對于希望測長的抗蝕劑高度的抗蝕劑寬度?？刮g劑寬度的測長位置并不限于3處。另外，還能將在輸出選擇(914)中附加上核對的數(shù)值輸出，作為晶片面內(nèi)分布和數(shù)值數(shù)據(jù)的文本文件。
[0127]通過上述方法創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫，使用圖2所示的⑶一 SEM裝置來估計抗蝕劑圖案的收縮前形狀，比較估計出的收縮前的抗蝕劑圖案形狀、和以該抗蝕劑圖案為掩模進行干式蝕刻時的基底的圖案形狀，其結(jié)果，能得到良好的對應(yīng)關(guān)系。
[0128]以上，根據(jù)本實施例，能提供通過使用收縮數(shù)據(jù)庫，能在用⑶一 SEM測定由因電子射線照射而進行收縮的物質(zhì)形成的圖案的形狀和尺寸時高精度地估計所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計方法以及⑶一 SEM裝置。另外，通過使用樣本信息的初始值，能謀求測定時間的縮短。
[0129]實施例3
[0130]接下來，基于圖8以及圖11來說明第3實施例。這是對通過ArF用的抗蝕劑而形成在半導(dǎo)體基板上的任意的圖案進行多點測定的示例。另外，實施例1或2中記載而本實施例中未記載的事項只要沒有特殊情況也都能應(yīng)用在本實施例中。
[0131]圖8是本實施例所涉及的收縮前形狀估計方法的流程圖。最初，輸入裝置信息(步驟S121)。裝置信息是電子射線的加速電壓、電流、掃描方法、測定倍率等測定條件。
[0132]接下來，輸入成為被測定圖案的初始值的樣本信息(步驟S122)。輸入的信息是樣本名、抗蝕劑的材料、圖案的設(shè)計尺寸等與樣本相關(guān)的信息。輸入從模擬器等得到的被測定圖案的形狀數(shù)據(jù)等盡可能可靠性高的信息。
[0133]接下來，基于在裝置信息中輸入的測定條件，通過⑶一 SEM來取得1張被測定圖案的⑶一 SEM圖像(步驟S123)。從取得的⑶一 SEM圖像中取得線分布圖等的圖像的特征量，將CD - SEM圖像和線分布圖容納在存儲器中。測定條件例如將電子射線的能量設(shè)為500V，將電流設(shè)為8pA，將倍率設(shè)為20萬倍，將電子射線照射次數(shù)設(shè)為16次，但也可以應(yīng)用另外的測定條件。
[0134]對步驟S122中輸入的圖案形狀的初始值、步驟S123中取得的⑶一 SEM圖像以及圖像的特征量、和收縮數(shù)據(jù)庫進行匹配處理(步驟S124)。在該匹配處理中，由于已知圖案形狀的初始值，因此例如成為調(diào)整相對于初始值的偏離的處理。
[0135]在圖案匹配處理中，例如能通過將被測定圖案的⑶一 SEM圖像群或其特征量與收縮數(shù)據(jù)庫中的收縮模型或CD - SEM圖像與截面形狀的相關(guān)模型等適配，來估計被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸。
[0136]輸出步驟S124中得到的收縮前的形狀和尺寸(步驟S125)。圖案的形狀能以二維或三維、或者二維、三維兩者進行圖像顯示，作為圖案的尺寸，能響應(yīng)操作人員的請求而輸出顯示抗蝕劑的高度、相對于抗蝕劑的各高度的寬度、上部的圓形形狀和下部的裙邊形狀、挺度角等。
[0137]在步驟S126中，進行判斷，是使測定結(jié)束還是繼續(xù)，在測定多個被測定圖案的情況下，反復(fù)S123到S125的各步驟，來輸出多個被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸。被測定圖案的數(shù)目(反復(fù)次數(shù))和測定部位的位置指定也可以在步驟S121中輸入，或者作為測定條件的序列而設(shè)定。[0138]由于步驟S122中輸入樣本信息的初始值，因此在步驟S123中，即使取得1張被測定圖案的⑶一 SEM圖像，也能在步驟S124中充分地進行與收縮數(shù)據(jù)庫的匹配，因此，能謀求測定時間的縮短。
[0139]在圖11示出輸出畫面的示例。在多個被測定圖案的數(shù)據(jù)中，在測長部位指定顯示(911)中指定希望進行測長的部位。也可以在晶片圖(912)上指定位置，或者輸入測長部位坐標(913)。設(shè)定為:若晶片圖上的位置和坐標的哪一方改變則另一方也追隨發(fā)生改變，兩者表示相同的部位。
[0140]在圖案形狀顯示(901)顯示收縮前的圖案形狀(902)。為了在收縮前的圖案形狀易于理解測定位置，也可以用箭頭表示測定位置。圖案形狀也可以進行三維顯示，也可以以二維顯示和三維顯示兩者進行顯示。
[0141]在測長值顯示(905)，進行抗蝕劑高度和任意抗蝕劑高度下的寬度、挺度角等的圖案形狀的數(shù)值顯示(906)。通過將抗蝕劑寬度的測長位置輸入到相對于抗蝕劑高度的比例的指定部位(907)，能輸出相對于希望進行測長的抗蝕劑高度的抗蝕劑寬度?？刮g劑寬度的測長位置并不限于3處。另外，還能將在輸出選擇(914)中附加入核對的數(shù)值進行輸出，作為晶片面內(nèi)分布和數(shù)值數(shù)據(jù)的文本文件。
[0142]通過上述方法來創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫，使用圖2所示的⑶一 SEM裝置來估計抗蝕劑圖案的收縮前形狀，比較估計出的收縮前的抗蝕劑圖案形狀、和以該抗蝕劑圖案為掩模進行干式蝕刻時的基底的圖案形狀，其結(jié)果，能得到良好的對應(yīng)關(guān)系。
[0143]以上，根據(jù)本實施例，能提供通過使用收縮數(shù)據(jù)庫，能在用CD - SEM來測定由因電子射線照射而進行收縮的物質(zhì)形成的圖案的形狀和尺寸時高精度地估計所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計方法以及CD — SEM裝置。另外，通過使用樣本信息的初始值，能謀求測定時間的縮短。
[0144]另外，本發(fā)明并不限定于上述的實施例，還包含各種變形例。例如，上述的實施例為了易于理解地說明本發(fā)明而進行了詳細的說明，但不一定非要限定在具備說明的全部構(gòu)成的實施例。另外，能將某實施例的構(gòu)成的一部分與其它實施例的構(gòu)成置換，另外，還能在實施例的構(gòu)成加入其它實施例的構(gòu)成。另外，對于各實施例的構(gòu)成的一部，都能進行其它構(gòu)成的追加、削除、置換。
[0145]符號的說明
[0146]201電子槍
[0147]202 一次電子
[0148]203聚焦透鏡
[0149]204 光圈
[0150]205偏轉(zhuǎn)線圈
[0151]206 物鏡
[0152]207 樣本
[0153]208樣本載臺
[0154]220 二次電子
[0155]221 二次電子檢測器
[0156]222 A/D 變換器[0157]510 樣本
[0158]311收縮數(shù)據(jù)庫
[0159]312數(shù)據(jù)群
[0160]316 模型
[0161]511電子射線照射區(qū)域
[0162]512電子射線照射區(qū)域
[0163]513電子射線照射區(qū)域
[0164]514電子射線未照射區(qū)域
[0165]515 STEM 觀察樣品
[0166]521電子射線照射區(qū)域511的截面
[0167]522電子射線照射區(qū)域512的截面
[0168]523電子射線照射區(qū)域513的截面
[0169]524電子射線未照射區(qū)域的截面
[0170]525放大區(qū)域`
[0171]530抗蝕劑
[0172]531碳保護膜
[0173]532 邊界膜(Η--2)
[0174]533反射防止膜
[0175]540抗蝕劑的輪廓線
[0176]601抗蝕劑圖案
[0177]602抗蝕劑上部
[0178]603抗蝕劑中部
[0179]604抗蝕劑下部
[0180]612相對于抗蝕劑上部的測長值的測定次數(shù)的變化
[0181]613相對于抗蝕劑中部的測長值的測定次數(shù)的變化
[0182]614相對于抗蝕劑下部的測長值的測定次數(shù)的變化
[0183]901圖案形狀顯示
[0184]902收縮前的圖案形狀
[0185]903收縮后的圖案形狀
[0186]904測長位置的示意圖
[0187]905測長值顯示
[0188]906圖案形狀的數(shù)值顯示
[0189]907相對于抗蝕劑高度的比例的指定部位
[0190]911測長部位指定顯示
[0191]912晶片圖
[0192]913測長部位坐標
[0193]914輸出選擇
[0194]921初始值的圖案形狀顯示
[0195]922初始值的收縮前的圖案形狀[0196]923初始值的收縮后的圖案形狀
[0197]925初始值的測長值顯示
[0198]926初始值的圖案形狀的數(shù)值顯示
【權(quán)利要求】
1.一種收縮前形狀估計方法，是用CD - SEM對于由因電子射線照射而進行收縮的物質(zhì)形成的圖案的形狀和尺寸進行測定時的所述圖案的收縮前形狀估計方法，其特征在于，包括如下步驟:準備收縮數(shù)據(jù)庫的步驟，其中所述收縮數(shù)據(jù)庫包含:由所述物質(zhì)形成的圖案的電子射線照射前截面形狀數(shù)據(jù)、各種電子射線照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群、各種電子射線照射條件下得到的⑶一 SEM圖像數(shù)據(jù)群、和使用這些數(shù)據(jù)而創(chuàng)建的收縮模型以及⑶一 SEM圖像特征量與截面形狀的相關(guān)模型；取得由所述物質(zhì)形成的被測定圖案的CD - SEM圖像的步驟；使用所述CD - SEM圖像和所述收縮數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來估計所述被測定圖案的收縮前的形狀和尺寸、并輸出的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的收縮前形狀估計方法，其特征在于，所述收縮數(shù)據(jù)庫包含各種形狀、各種物質(zhì)的圖案的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的收縮前形狀估計方法，其特征在于，構(gòu)成所述收縮數(shù)據(jù)庫的所述電子射線照射前截面形狀數(shù)據(jù)和在所述各種電子射線照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群是通過用聚焦離子束加工法將所述圖案加工成截面樣品，用透射電子顯微鏡進行觀察來取得的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的收縮前形狀估計方法，其特征在于，所述圖案在用所述聚焦離子束加工法進行加工前，在所述圖案的表面成膜原子序數(shù)大于構(gòu)成所述圖案的物質(zhì)的物質(zhì)的邊界膜，并進一步在該邊界膜上成膜保護膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的收縮前形狀`估計方法，其特征在于，所述截面樣品包含電子射線照射區(qū)域和電子射線未照射區(qū)域。
6.一種⑶一 SEM裝置，具備:電子射線源；載置被測定樣品的樣品臺；使從所述電子射線源放出的電子照射到載置于所述樣品臺的樣品的電子光學(xué)系統(tǒng)；和基于從所述樣品放出的二次電子來進行圖像處理的控制處理部，所述⑶一 SEM裝置的特征在于，所述CD - SEM裝置為了估計由因電子射線照射而進行收縮的物質(zhì)形成的圖案收縮前的形狀，還具有收縮數(shù)據(jù)庫，所述收縮數(shù)據(jù)庫包含:由所述物質(zhì)形成的圖案的電子射線照射前截面形狀數(shù)據(jù)；各種電子射線照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群；各種電子射線照射條件下得到的CD - SEM圖像數(shù)據(jù)群；和使用這些數(shù)據(jù)而創(chuàng)建的收縮模型以及CD — SEM圖像特征量與截面形狀的相關(guān)模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的⑶一SEM裝置，其特征在于，所述收縮數(shù)據(jù)庫包含各種形狀、各種物質(zhì)的圖案的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的⑶一SEM裝置，其特征在于，構(gòu)成所述收縮數(shù)據(jù)庫的所述電子射線照射前截面形狀數(shù)據(jù)和在所述各種電子射線照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群是通過用聚焦離子束加工法將所述圖案加工成截面樣品，用透射電子顯微鏡進行觀察來取得的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的⑶一SEM裝置，其特征在于，所述圖案在用所述聚焦離子束加工法進行加工前，在所述圖案的表面成膜原子序數(shù)大于構(gòu)成所述圖案的物質(zhì)的物質(zhì)的邊界膜，并進一步在該邊界膜上成膜保護膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的⑶一SEM裝置，其特征在于，所述收縮數(shù)據(jù)庫包含在所述控制處理部中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的⑶一SEM裝置，其特征在于，所述⑶一 SEM裝置還具有: 顯示部，其與所述控制處理部連接，顯示由因電子射線照射而進行收縮的物質(zhì)而形成在所述被測定樣品上的被測定圖案在收縮前后的截面形狀。
【文檔編號】H01J37/22GK103733023SQ201280039614
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月22日
【發(fā)明者】關(guān)口智子, 大橋健良, 田中潤一, 程朝暉, 常田瑠璃子, 川田洋揮, 大森圣子 申請人:株式會社日立高新技術(shù)