[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP7169976B2 - Ｃｄ－ｓｅｍ走査型電子顕微鏡によるキャラクタリゼーションのための方法 - Google Patents

Ｃｄ－ｓｅｍ走査型電子顕微鏡によるキャラクタリゼーションのための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7169976B2
JP7169976B2 JP2019532143A JP2019532143A JP7169976B2 JP 7169976 B2 JP7169976 B2 JP 7169976B2 JP 2019532143 A JP2019532143 A JP 2019532143A JP 2019532143 A JP2019532143 A JP 2019532143A JP 7169976 B2 JP7169976 B2 JP 7169976B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
theoretical model
sample
parameters
time
charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019532143A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020502521A (ja
Inventor
クメール，パトリック
アザール，ジェローム
Original Assignee
コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ filed Critical コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ
Publication of JP2020502521A publication Critical patent/JP2020502521A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7169976B2 publication Critical patent/JP7169976B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
    • G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70625—Dimensions, e.g. line width, critical dimension [CD], profile, sidewall angle or edge roughness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/401—Imaging image processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/418—Imaging electron microscope
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/611—Specific applications or type of materials patterned objects; electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24578—Spatial variables, e.g. position, distance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2814—Measurement of surface topography
    • H01J2237/2816—Length
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2817—Pattern inspection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

本発明の分野は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）キャラクタリゼーション技術を実施するための方法に関する。この目的のために、本発明は、特に、半導体産業のための寸法測定（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）における用途に関する。本発明の分野はまた、たとえば、マイクロエレクトロニクスにおけるプリント回路のような、半導体のサンプルのトポグラフィの限界寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の決定（測長走査型電子顕微鏡法（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）、すなわちＣＤ－ＳＥＭ）に関する。
マイクロメートルまたはナノメートルサイズの構造のキャラクタリゼーションは、半導体産業、特にマイクロエレクトロニクス、そしてより一般的にはナノテクノロジ分野において今日非常に重要である。マイクロエレクトロニクスの場合を考慮すると、ナノ構造の特性寸法（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）の、正確で信頼性のある測定は、研究開発段階から製造段階までの製造プロセスの異なるステップのあらゆるところで必要である。さらに、超小型電子部品の小型化は、さらに効率的なキャラクタリゼーションツールを必要とする。
半導体産業は、その製品のサイズを、限界寸法（ＣＤ）と呼ばれる特徴的サイズの観点から定義している。限界寸法は、パターンの１つまたは複数の特性長（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｌｅｎｇｔｈ）を表す、パターンの１つまたは複数の限界寸法を意味すると解釈され、特性長は、製造方法の制御のために、または、前記パターンからなる最終的な電子デバイスの電気的性能を保証するために限界的であることがわかっている。この限界寸法の信頼性のある測定は、今日、走査型電子顕微鏡の主な問題の１つである。
走査型電子顕微鏡による画像の取得中に、一次電子ビームとして知られている電子ビームが、関心のあるサンプルの表面を走査する。表面の各点は、以下（ｘ，ｙ）と呼ばれる空間座標の対によって識別される。一次電子と、サンプルの原子との衝突は、非常に複雑になり得るいくつかの物理現象を発生する。これらの現象の中には、二次電子の放出および後方散乱電子の放出がある。これらの電子は、サンプル近くの選択的検出器によって捕獲される。サンプルの一点ずつの走査は、サンプルの異なる形状および異なる材料を反映する電子画像の形成という結果となる。以下では、サンプルの構造に関して、サンプルの異なる形状およびそれらの異なる材料について言及される。
ＳＥＭによって得られたＳＥＭ画像はグレイレベル画像であり、物体の幾何学的測定値は、１つまたは複数のしきい値の選択後に得られた物体の輪郭の分析によって決定される。たとえば、図１に示すように、ｙ軸に、収集された二次電子のパーセンテージを、ｘ軸に、走査位置を表すｎｍ単位の寸法を備えた二次電子の強度プロファイルＰＩを表すグラフを再構築することが可能である。しかし、大きな問題の１つは、しきい値化アルゴリズムによる画像の解釈であり：実際には、このしきい値の選択が、関心のある特徴的サイズ、つまり限界寸法の値を決定する。しかし、しきい値の選択はしばしば任意であり、最適な選択は、パターンの高さ、考慮される材料、物体の寸法、パターンの密度などに特に応じて、物体毎に異なる。他のタイプのアルゴリズムは、グレイレベルに直接ではなく、強度ピークの形状の分析と、ピークの振幅に対するしきい値の選択とに基づく。ここでもまた、ピークの分析に対するしきい値の選択は経験的である。現在、ＣＤ－ＳＥＭ技術は、１００ｎｍ未満のサイズの物体についてはあまり信頼性のない測定値（ナノメートルから数ナノメートルまでの現実との差）を与えることが知られている。収集された二次電子のパーセンテージと、限界寸法を決定するために求められるパターンの実際の高さとの間に直接的な物理的なリンクがないので、任意のタイプのパターンに適用される固定の経験的しきい値は、なおさら満足できない。言い換えれば、８０％の二次電子で測定が行われる場合、それは限界寸法が、パターンの高さの８０％で測定されることを意味しない。したがって、しきい値化アルゴリズムを用いたＳＥＭ画像の分析は、限界寸法の測定値を極めて容易に歪める可能性がある。
この問題を克服するために、２つのアプローチが考慮されている。第１は、モンテカルロタイプの物理的シミュレーションに基づく。この方法の実装は、サンプル上の入射ビームの一次電子と、サンプル自体との間の相互作用の物理的プロセスのシミュレーションを必要とする。これらの非常に複雑なシミュレーションを実施するには、優れた計算能力と非常に長い実行時間とを必要とする。これらの特徴により、モンテカルロタイプの物理的シミュレーションは、一般的にはあまり利用し難く、多数のＣＤ－ＳＥＭ画像の処理にはほとんど適していない。第２の解決策は、画像のパラメトリック数学モデリングを実行することにあり；そのような解決策は、「ＣＤ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ＳＥＭ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」（Ｃ．Ｇ．Ｆｒａｓｅ、Ｅ．Ｂｕｈｒ、およびＫ．Ｄｉｒｓｃｈｅｒｌ、Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．第１８巻、第２号、第５１０頁、２００７年２月）という記事に特に説明されている。そのような関数の例は、図２ａに表されている方向ｘに沿って台形のプロファイルを有するパターンについて図２ｂに示されている。これらの関数は、単純な現象論的モデルにしたがって、あるいは代わりにＳＥＭ画像の形成を記述する予備的モンテカルロモデリングの分析によって選択され得る（より複雑で正確だが、長い計算時間を必要とする）。図２の例によれば、パターンは、方向ｘに沿ったセクション（ここでは６つのセクション）にしたがって分解され、各セクションは、特定の形状関数に対応する。それによって、関数Ｍ（ｘ）は、以下：
Figure 0007169976000001
 のように（セクションの各々にしたがって６つの関数に）分解される。
６つのパラメトリック関数の各々は、ある範囲のｘの値において、サンプルのプロファイルの高さを座標ｘに応じて再現する。したがって、上に提示されたモデルは、複数のパラメータ：ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、ｘ５、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備える。このパラメータの組の存在は、指定パラメトリック数学関数を正当化する。しばしば、寸法測定の用途で最も興味深いパラメータは、パターンの横方向の寸法、すなわち：ｘ１、ｘ２、ｘ４、およびｘ５に関連している。
ＣＤ－ＳＥＭ画像のパラメトリックモデリングのための別の方法は、「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅｓｃａｎ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ＳＥＭ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」（Ｃ．Ａ．ＭａｃｋおよびＢ．Ｄ．Ｂｕｎｄａｙ、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｏｇｒａｐｈｙ ＸＸＩＸ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、第９４２４巻、２０１５年）という記事に説明されている。このモデルによれば、関数Ｍ（ｘ）は以下：
Figure 0007169976000002
 のように分解され得る。
このモデルでは、パラメータはＳ０、Ｓ１、Ｓ２、αｆ、αｂ、αｅ、αｖ、σｆ、σｂ、σｅ、σｖ、ｄ１、ｄ２、Ｘ２である。
さらに、ゼロではない一次電子ビームの大きさを考慮するために、Ｍ（ｘ）によって記述されるプロファイルを、ビームの大きさおよび形状を表すパラメータをモデル内に含める畳み込み積に関連付けることが賢明である。通常、一次電子ビームのプロファイルは、ガウシアンプロファイル（点像分布関数またはＰＳＦ）を使用してキャラクタリゼーションされ、パラメータσＰＳＦは、ガウシアンの半値全幅に比例する。それによって修正されたパラメトリックモデルは、次の式：
Figure 0007169976000003
 を用いて計算される。
以下では、「理論モデルのパラメータの組」という表現は、理論モデルの数学的定式化において使用されるすべてのパラメータを指す。これらのパラメータの中で、サンプルの構造の幾何学的記述に使用されるものもあれば、機器応答を記述するものもある。関数Ｍ（ｘ）のようなパラメトリック関数は、以後、モデルプロファイルまたはパラメトリックプロファイルと呼ばれる。
別のタイプのモデリングは、二次電子の放出の確率を、材料に応じて、および、検出器への電子の伝搬を、検出器の角度に応じてモデリングすることにある（Ｓｈｉｍｏｎ Ｌｅｖｉａ、 Ｉｓｈａｉ Ｓｃｈｗａｒｚｂａｎｄａ、Ｓｅｒｇｅｙ Ｋｈｒｉｓｔｏａ、Ｙａｎ Ｉｖａｎｃｈｅｎｋｏａ、Ｏｆｅｒ Ａｄａｎａの、ＳＥＭ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ２Ｄ ａｎｄ ３Ｄ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｄｅｆｅｃｔ Ｒｅｖｉｅｗ、ＰＤＣ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｇｒｏｕｐ、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｒｅｈｏｖｏｔ ７６７０５、イスラエル、という出版物を参照されたい）。
より単純なまたはより複雑なモデルは、サンプルのタイプ、画像の品質、または材料もしくはプロファイルに関する先験的な情報に応じて精巧化され得る。
モデリングが終了すると、逆問題、すなわちパラメータを変えることによる実験データのモデルへの調整を解決する必要がある。これらの技術の大きな制限の１つは、ＣＤ－ＳＥＭ画像上で観察されるある種のアーチファクトを考慮に入れること、およびそれらを再現することができないことにある。これは、たとえば、いわゆるラスタ走査モードで取得された画像の場合である。これらの画像は、図３ａの正方形または長方形のパッドなど、２つ以上の隣接する構造の間に含まれるサンプルの表面の領域内にダークマークを示している。この図では、方向ｘおよびｙが示されており、方向ｘは走査方向であり、方向ｙは方向ｘに対して垂直である。より具体的には、これらのダークマークは２つのタイプ：
走査方向と整列され、水平方向のエッジの延長上にあるダークグレイまたは黒色の、図３ａのマーク１で示される、かなり直線状のマークと、
やはり走査方向にあり、パターンに沿った薄いグレイの、図３ａのマーク２で示される、表面マーク
とにしたがって分類され得る。
これらのダークマークは、画像を形成するプロセス中に発生されたアーチファクトである。
パラメトリックプロファイル法は、エッジに垂直な方向に沿ったプロファイルのモデリングのみを考慮しており、したがってエッジ自体の延長上に存在する黒い跡の効果を再現できないことに留意されたい。図３ｂ、図３ｃ、および図３ｄに示されているように、黒い跡の存在は、いくつかの構造が接近して存在するときに増加することに注目することは興味深い。より具体的には、図３ｂは孤立した正方形構造を示す。マークＩ１によって示されるように、ダークトレースが構造の左右に見え、水平方向のエッジの延長上に黒い跡がある。図３ｃは、互いに接近して水平方向に沿って整列した３つの正方形構造のＳＥＭ画像を示す。Ｉ２で示されるダークマークは、図３ｂの場合よりも強い。図３ｄは一連のいくつかの正方形構造のＳＥＭ画像を示す。Ｉ３によって示される走査方向に沿ったダークマークタイプのアーチファクトは、今度は、画像３ｂおよび３ｃ上よりも強い。これらの変化は、パラメトリックプロファイルのもののような純粋に局所的なアプローチにしたがって説明できない。
さらに、パラメトリックプロファイル法は、走査中に一次電子ビームによって堆積された電荷の蓄積にリンクする影響を考慮していない。これらの過剰な電荷は、サンプルの近くの選択的検出器によって測定される電子を逸脱させることができ、これは実験画像におけるアーチファクトの出現を含む。
さらに、照射中の一次電子ビームへの材料の電子荷電は、経時的に一定ではない。それどころか、過剰な電荷は、いわゆる電荷散逸プロセスのために時間とともに減少し得る。帯電現象の時間依存性は、これらのアーチファクトを除去するためのＣＤ－ＳＥＭ画像の処理を複雑にする。
「ＣＤ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ＳＥＭ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」、Ｃ．Ｇ．Ｆｒａｓｅ、Ｅ．Ｂｕｈｒ、およびＫ．Ｄｉｒｓｃｈｅｒｌ、Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．第１８巻、第２号、第５１０頁、２００７年２月 「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅｓｃａｎ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ＳＥＭ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」、Ｃ．Ａ．ＭａｃｋおよびＢ．Ｄ．Ｂｕｎｄａｙ、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｏｇｒａｐｈｙ ＸＸＩＸ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、第９４２４巻、２０１５年 「ＳＥＭ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ２Ｄ ａｎｄ ３Ｄ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｄｅｆｅｃｔ Ｒｅｖｉｅｗ」、Ｓｈｉｍｏｎ Ｌｅｖｉａ、 Ｉｓｈａｉ Ｓｃｈｗａｒｚｂａｎｄａ、Ｓｅｒｇｅｙ Ｋｈｒｉｓｔｏａ、Ｙａｎ Ｉｖａｎｃｈｅｎｋｏａ、Ｏｆｅｒ Ａｄａｎａ、ＰＤＣ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｇｒｏｕｐ、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｒｅｈｏｖｏｔ ７６７０５
これに関連して、本発明の目的は、特に、空間的「帯電」の効果と、時間的「帯電」の効果との両方を考慮することによって、実験的に得られるＣＤ－ＳＥＭ画像の開発を、パラメトリックＣＤ－ＳＥＭ技術によって改善することである。
この目的のために、本発明は、ＣＤ－ＳＥＭ技術として知られている、寸法測定の分野における、サンプルの構造の少なくとも１つの限界寸法を決定するための走査型電子顕微鏡キャラクタリゼーション技術を実装するための方法に関し、前記方法は以下の：
－ サンプルの構造を表し、走査型電子顕微鏡から導出された実験画像を発生するステップと、
－ パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号を記述する第２の理論モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）を計算するステップであって、前記第２のモデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）は、補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）の代数和によって得られ、前記第２の理論モデルは、決定されるべきパラメータの組を備える、ステップと、
－ 前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整により、第２の理論モデルに存在するパラメータの組を決定するステップとを含み、
前記方法は、前記補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）が、ｔｉ以下の複数の時点ｔにおいて、一次電子ビームによって堆積された電荷から生じる信号を総和することによって計算されることを特徴とする。
限界寸法は、パターンの１つまたは複数の特性長を表す、パターンの１つまたは複数の限界寸法を意味すると解釈され、特性長は、製造方法の制御のために、または、前記パターンで構成された最終的な電子デバイスの電気的性能を保証するために限界的であることがわかっている。
パラメトリック数学関数に基づく理論モデルは、たとえば、「ＣＤ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ＳＥＭ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」（Ｃ．Ｇ．Ｆｒａｓｅ、Ｅ．Ｂｕｈｒ、およびＫ．Ｄｉｒｓｃｈｅｒｌ、Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．第１８巻、第２号、第５１０頁、２００７年２月）または「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅｓｃａｎ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ＳＥＭ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」（Ｃ．Ａ．Ｍａｃｋ、およびＢ．Ｄ．Ｂｕｎｄａｙ、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ、Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｏｇｒａｐｈｙ ＸＸＩＸ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、第９４２４巻、２０１５年）またはたとえばＡＭＡＴという記事で、以前に定義され、詳細に説明されている、関数Ｍ（ｘ）のうちの１つによって、サンプルの構造の数学的表現を意味すると解釈される。
第２の理論モデルに存在するパラメータの組は、第２の理論モデルの数学的定式化において使用されるすべてのパラメータを意味すると解釈される。このパラメータの組は、第１の理論的なパラメトリックモデルに存在するパラメータと、第２の理論モデルの計算中に加えられた補正項に存在するパラメータとの両方を含む。このパラメータの組には、サンプルの構造の幾何学的形状を記述する特定のパラメータと、機器応答を記述する他のパラメータとがある。
第２の理論モデルと実験画像との間の調整は、前記モデルと前記実験画像との間の差を最小にするパラメータの組を見つけることを目的とした反復計算方法を意味すると解釈される。実際には、この計算方法は、たとえばいわゆる最小二乗法にしたがって、実験画像と理論モデルとの間の差を最小にするために知られているアルゴリズムのうちの１つを選択することによって、たとえばコンピュータによって実装される。
一般的に言えば、本発明は、サンプルの構造を表す実験画像と理論モデルとの間の調整によってサンプルの構造の限界寸法を得ることにあり、前記理論モデルは、実験画像上に存在するアーチファクトを考慮するように計算される。
本発明の目的は、限界寸法をより効率的、かつより正確に得ることである。
位置Ｐｉにおいて測定された信号は、検出器の画素Ｐｉに記録された信号に対応する。
さらに、本発明は、サンプルの表面の走査中の電子ビームの通過時間を考慮した時間補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）を、パラメトリックアプローチと関連付けることにある。これは、一次電子ビームの経路を考慮することに帰着する。言い換えれば、時間補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）は、因果関係の概念を明確にする：時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号は、一次電子ビームの経路、すなわち時点ｔｉの前の時点ｔにおいて占有された位置Ｐｊに依存する。
補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）は、一次電子ビームによって以前に走査された位置Ｐｊに存在する過剰電荷から生じる信号を総和することによって得られる。総和の各項は、電荷散逸を考慮するための時間分散関数と、サンプルのトポグラフィを考慮するための空間分散関数とを含む。
言い換えれば、補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）は、第１のパラメトリックモデルと所与の畳み込みカーネルとの間の畳み込み積として得られる。畳み込み積は、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉに到達する前に一次電子ビームによって走査された位置について計算される。
位置Ｐｉに到達する前にビームによって走査された位置を考慮することが、因果関係の概念を、第２の理論モデルに導入することを可能にする。時間分散関数および空間分散関数を含む所与の畳み込みカーネルのおかげで、時間的帯電効果が考慮される。位置Ｐｊに堆積された電荷の位置Ｐｉにおける効果は、２つの位置間の距離だけでなく、Ｐｊにおける一次電子ビームの通過と、Ｐｉにおける通過との間の経過時間にも依存する。
たとえば、位置Ｐｊに電荷が堆積された時点ｔｊと、位置Ｐｉにおいてビームが発見された時点ｔｉとの間の時間差が、電荷散逸機構の特性時間よりはるかに大きい場合、第２の理論モデルは、位置Ｐｊにおける電荷の影響を考慮していない。
本発明による方法はまた、個別にまたはその技術的に可能なすべての組合せにしたがって考慮される、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有し得る：
－ 第２の理論モデルが、次の式：
Figure 0007169976000004
 にしたがって計算される。ここで：
Ｕ（Ｐｉ，ｔｉ）が、時点ｔｉにおけるサンプルの表面上の位置Ｐｉに対応して計算される第２の理論モデルであり；
インデクスｊ≦ｉが、時点ｔｉにおいて照射された位置Ｐｉまで、時点ｔｊにおいて照射された一次電子ビームの位置Ｐｊのシーケンスを走査し、一次電子ビームが、異なる時点において同じ位置を照射することができ；
Ｑｊが、一次電子ビームが位置Ｐｊを照射したときに一次電子ビームによって堆積された電荷であり；
Ｒｊが、サンプルのトポグラフィおよび位置Ｐｊにおける電荷発生効率を記述するパラメータを含むパラメトリック数学関数であり；
δ（Ｐｉ－Ｐｊ）がクロネッカデルタであり、Ｐｉ＝Ｐｊのときに１に等しく、それ以外のときにはゼロに等しく；
Figure 0007169976000005
 が、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号の第１の理論モデルであり、走査中のサンプルのトポグラフィ、堆積された電荷、電荷効率、および一次電子ビームの多重通過を考慮し；
Figure 0007169976000006
 が、補正項であり；
Ｆｓ（Ｐｉ－Ｐｊ）が、位置Ｐｊにおける電荷と位置Ｐｉとの間の距離を考慮した空間分散関数であり；
Ｆｔ（ｔｉ－ｔｊ）が、時点ｔｊにおける位置Ｐｊでの電荷の堆積と、時点ｔｉにおける位置Ｐｉでの信号の測定との間の時間差を考慮した時間分散関数であり；
Ｃｊは、位置Ｐｊにおける実効電荷蓄積係数である。
－ 一次電子の電流が一定であり、Ｑ０に等しく、一次電子ビームが、各位置Ｐｊを一回照射し、第２の理論モデルが、次の式：
Figure 0007169976000007
 にしたがって計算され、ここで、Ｕ０（Ｐｉ，ｔｉ）＝Ｑ０Ｒｉである。
－ トポグラフィがない場合のサンプルの応答がＲ０であり、過剰電荷によるバックグランド強度Ｕｂ（Ｐｉ，ｔｉ）が、サンプルの非構造化領域からの放出を排除するために第２の理論モデルから引かれ、バックグランド強度が、次の式
Figure 0007169976000008
 にしたがって計算される。ここで、
Figure 0007169976000009
 である。
－ 一次電子ビームが、いわゆるＴＶまたはラスタ走査方法にしたがってサンプルの表面を走査し、走査方向が、水平方向またはｘ軸であり、走査速度ｖｘが一定であり、第２の理論モデルが次の式：
Figure 0007169976000010
 にしたがって計算され、ここで：
ｘが、一次電子ビームの走査方向における空間座標であり；
Ｕｂ（ｘ）が、位置ｘにおけるバックグランド強度であり；
Ｑ０（ｘ）が、位置ｘに対応して一次電子ビームによって堆積された電荷であり；
Figure 0007169976000011
 が、座標ｘに応じて表される空間分散関数と時間分散関数とを含み、走査速度ｖｘが一定である。
－ 時間分散関数が、時定数τを有する指数関数：
Figure 0007169976000012
 であり、
－ 時間分散関数が、コーシータイプの分布関数：
Figure 0007169976000013
 の形であり、
－ 空間分散関数が：
Figure 0007169976000014
 の形をとる。
本発明はまた、ＣＤ－ＳＥＭキャラクタリゼーション技術を較正するための方法に関し、前記較正は以下の：
－ 幾何学的寸法が知られている基準サンプルの構造を表す実験画像を発生するステップであって、前記画像が、走査型電子顕微鏡から導出される、ステップと、
－ パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルが、パラメータの組を備え、前記パラメータの組が、基準サンプルの幾何学的構造を記述する知られているパラメータと、機器応答を記述する決定されるべきパラメータとの両方を含む、ステップと、
－ 第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと、基準サンプルの構造を表す前記実験画像との間の調整によって機器応答を記述するステップとを含む。
本発明はまた、較正されたＣＤ－ＳＥＭ技術の実装に関し、前記方法は以下の：
－ サンプルの構造を表す、走査型電子顕微鏡からの実験画像を発生するステップと、
－ パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルが、パラメータの組を備え、前記パラメータの組が、関心のあるサンプルの幾何学的構造を記述する決定されるべきパラメータと、機器応答を記述する上述の較正にしたがって決定されるパラメータとの両方を含む、ステップと、
－ 第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整によって、関心のあるサンプルの構造を記述するステップとを含む。
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、説明を目的として、決して限定することなく与えられた以下の説明から明らかになるであろう：
ＣＤ－ＳＥＭタイプの機器を介して得られたパターンのプロファイルに応じて二次電子の強度プロファイルを概略的に示す図である。 ＣＳ－ＳＥＭ画像のパラメトリック数学モデリングの一例を示す図である。 ＣＳ－ＳＥＭ画像のパラメトリック数学モデリングの一例を示す図である。 実験ＣＤ－ＳＥＭ画像上で観察されたダークマークタイプのアーチファクトの例を示す図である。 実験ＣＤ－ＳＥＭ画像上で観察されたダークマークタイプのアーチファクトの例を示す図である。 実験ＣＤ－ＳＥＭ画像上で観察されたダークマークタイプのアーチファクトの例を示す図である。 実験ＣＤ－ＳＥＭ画像上で観察されたダークマークタイプのアーチファクトの例を示す図である。 同じサンプル上で異なる走査角度で取得された、いくつかのＣＤ－ＳＥＭ画像である。 本発明による方法の異なるステップを表す図である。 いわゆるＴＶまたはラスタ走査方法を示す図である。
図４は、同じサンプルで撮影された一連のＣＤ－ＳＥＭ画像を示す。各画像は、異なる角度にしたがってサンプルの表面を走査することによって取得された。走査角度を変えることによって、得られる画像が変化することが明らかである。これは、ビームの経路が画像形成プロセスに影響を与えることを明確に示しており：サンプル上の所与の位置で測定された信号は、一次電子ビームがしたがう経路にしたがって変化する。
これらの観察は、時間的効果を含む、上述の帯電効果を想起することによって説明され得る。
所与の位置に到達する前に一次電子ビームによって走査された位置を考慮しながら、サンプルの表面上の所与の位置で測定された信号をモデリングすることが必要であると思われる。
一次電子の入射ビームがサンプル上の点ｒに進むと、効率ρ（ｒ）で二次電子が生成される。この効率は、点ｒに存在するがその近傍にも存在する材料の性質と、考慮される構造の幾何学的形状にリンクする。
さらに、一次電子ビームは点状ではなく、入射電流密度の空間分布を有する。ビームが点Ｐの中心にあるときの実際の効率は：
Ｒ（Ｐ）＝∫∫ρ（ｒ）×ｆ（ｒ－Ｐ）ｄｒ
である。
ここで、ｆ（ｒ）は、電子の正規化空間分布である。この分布関数は、たとえばガウシアン関数で構成される減少則にしたがう。これ以降、点Ｐへの寄与は、ビームの空間的広がりに対する応答の、空間的に積分された寄与であると考えられる。
したがって、点Ｐにおける瞬時応答は、いくつかの複雑な要因の結果である。後方散乱電子および二次電子が生成された場合、それらは電荷の分布を発生し、入射ビームの変位中に検出された信号を修正しようとする静電界の生成をもたらす。放電プロセス（外部静電界、サンプルによる電荷の散逸など）が存在する場合、これら生成された電界は一般に減少する。しかしながら、この放電時間は、顕微鏡の２つの測定点間の特性時間よりも長いことが多く、これは画像の形成を混乱させる。
本発明は、補正項Ｓを用いてこれらの電荷の影響をモデリングする。
電荷発生効率はＲ（ｒ）に比例し、照射された材料およびその幾何学的形状に（したがって位置に）応じている。信号に対する時間ｔにおけるｒにおける即時の影響は、Ｔ（ｒ，ｔ）＝Ｉ（ｔ）Ｒ（ｒ）Ｃ（ｒ）と呼ばれる。Ｃ（ｒ）は、実効電荷係数を反映しており、ここで、Ｉ（ｔ）は入射ビームがｒにあるときの電流である。
電荷の影響は、分布関数Ｆｓ（ｒ）によって空間的に分散される。この分布は、ｒ＝０において最大であり、距離ｒとともに減少する。
特性的な時定数τを有する電荷散逸プロセスが存在すると仮定され得るので、電荷の影響は、経時的に減少する。Ｆｔ（ｔ）がとられる。
一般に、入射ビームは、時間ｔｐに応じて位置ｒｐのシーケンスにしたがうと考えられ、ここでｐは位置インデクスである。
このモデルでは、ｔ≠ｔ’でＰ（ｔ）＝Ｐ（ｔ’）のような、数回が存在する可能性があるという事実を考慮している。したがって、走査は冗長な点を備えることがあり、これは特に画像がいくつかの通過（フレーム）にわたって蓄積されるときに起こる。
図５は、本発明による方法１００の異なるステップを示す。
本発明による方法１００の第１のステップＩＭＡＧＥは、サンプルの表面を表し、走査型電子顕微鏡から導出される実験画像の取得を含む。
このステップは、たとえば、関心のあるサンプルの一部を一次電子ビームで走査すること、および放出された二次電子を測定することによって得られる画像の形成を含む。
本発明による方法１００の第２のステップＭＯＤＥＬは、補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）の和によって第１のパラメトリックモデルから得られる第２の理論モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）を用いた、測定信号のモデリングを含む。モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）は、時点ｔｉにおける位置Ｐｉでの二次電子の信号の強度を与える。
第１の理論モデルは、パラメトリック数学関数から構築され、サンプルの構造および機器応答を記述するパラメータの組を含む。第１の理論モデルは、走査中のサンプルのトポグラフィ、堆積された電荷、電荷効率、および一次電子ビームの多重通過を考慮すると考えられ得る。
補正項は、走査中に一次電子ビームによって堆積された過剰電荷を考慮している。この補正項は、一次電子ビームの走査中に各位置に堆積された電荷からの寄与を総和することによって構成される。補正項は、サンプルのトポグラフィを考慮するための空間分散関数を含む。補正項は、電荷散逸現象を考慮するための時間分散関数も含む。補正項は、一次電子ビームの潜在的な多重通過を考慮している。
本発明による方法１００の第３のステップＦＩＴは、第１のステップで取得された実験画像上のモデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）の調整を含む。この調整ステップは、たとえば帯電効果にリンクするアーチファクトを考慮した後に、サンプルの幾何学的形状を記述するパラメータの値を発見することを可能にする。
補正項は、時点ｔｉにおいて点Ｐｉにおいて：
Figure 0007169976000015
 のように書かれる。
インデクスｊ≦ｉは、時点ｔｉにおいて照射された位置Ｐｉまで、時点ｔｊにおいて照射された一次電子ビームの位置Ｐｊのシーケンスを走査し、一次電子ビームは、異なる時点において同じ位置を照射することができる。
クロネッカデルタ関数に対するインデクスｊでの和は、時点ｔｉにおいて照射された点Ｐｉにおける、一次電子ビームの数回の通過の可能性を考慮している。
インデクスｋでの和は、位置Ｐｊにおける、一次電子ビームの各通過について補正項を計算することを可能にする。この和は、時点ｔｊに先行する時点ｔｋにおいて、一次電子ビームによって走査された点Ｐｋを考慮している。
Ｑｋは、ビームが位置Ｐｋにあるときに堆積された電荷である。この電荷は、電流に応じているが、ビームが位置Ｐｋにあると考えられる時間、すなわち走査速度に応じてもいる。量Ｒｋがまた、サンプルの表面の第１の理論モデルに現れ、サンプルの幾何学的形状を記述するパラメータ、ならびに機器応答および電荷発生効率を記述するパラメータを含む。
パラメータＣｋは、実効電荷係数である。
関数Ｆｓ（ｒ－Ｐｋ）は、空間分散関数であり、関数Ｆｔ（ｔ－ｔｋ）は、時間分散関数である。
帯電現象が無視されるとき、シーケンス中に測定される信号は：
Figure 0007169976000016
 である。
測定された信号は、一次電子ビームによって走査されたすべての位置の和である。クロネッカデルタδ（Ｐｉ－Ｐｊ）は、Ｐｉ＝Ｐｊのとき１に等しく、そうでないときはゼロである。実際に、ビームが位置Ｐｉを照射すると、信号は検出器の画素Ｐｉに記録される。ビームが同じ点を再び通過すると、信号は積分される（前の信号に加えられる）。したがって、検出器はメモリを有する。
実施形態によれば、第２の理論モデルは、次の式：
Figure 0007169976000017
 にしたがって得られる。
補正項Ｓの前の負の符号は、帯電がしばしばＣＤ－ＳＥＭ画像上における、よりダークなゾーン、すなわち帯電のない信号の減衰、をもたらすという事実に起因する。しかし、場合によっては、実効電荷係数の符号にしたがって、帯電の影響が逆に正になることがある。
この実施形態の利点は、空間的および時間的帯電の両方の影響を考慮することである。さらに、この実施形態は、一次電子ビームが同じ位置を何度も通過できるという事実を考慮している。
したがって、第２の理論モデルは、以下：
Figure 0007169976000018
 の形態を取り得る。
分散関数Ｆｔ（ｔｊ－ｔｋ）は、一次電子ビームの通過中に堆積された過剰電荷の減少を引き起こす電荷散逸現象を考慮している。
実施形態によれば、時間分散関数は以下：
Figure 0007169976000019
 の形態を取り、ここで、τは、特性的な電荷散逸時間である。
別の実施形態によれば、コーシータイプの分布関数：
Figure 0007169976000020
 を使用して、より遅い減少を考慮することができる。
空間分散関数は、第２の理論モデルが計算される位置Ｐｉと、位置Ｐｊにおける電荷Ｑｊとの間の距離を考慮することを可能にする。
実施形態によれば、空間分散関数は、ガウシアンタイプのベル形状：
Figure 0007169976000021
 を有することができる。
たとえば、選択された表面走査モードにしたがって、他の空間分布関数が使用されてもよい。非対称空間分布関数もまた選択され得る。
ほとんどのＣＤ－ＳＥＭ画像において、２つの単純化仮説が適用され得る。第１の仮説は、一次電子の電流が走査中一定であり、Ｑ０に等しいということである。第２の仮説は、一次電子ビームの多重通過なしで、サンプルの表面が一回走査されることである。第２の仮説は、冗長点の不在：条件、ｔ≠ｔ’でＰ（ｔ）＝Ｐ（ｔ’）、が決して検証されないことに対応する。
次いで、第２の理論モデルは、次の式：
Figure 0007169976000022
 にしたがって計算することができる。
ここで、Ｕ０（Ｐｉ，ｔｉ）＝Ｑ０Ｒｉは、帯電効果を考慮せずに時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで得られる信号である。
この実施形態の１つの利点は、本発明による方法のステップＦＩＴの過程で実装するためのより簡単な式を得ることである。
帯電効果のために、トポグラフィなしで単一の材料を用いてサンプル上で取得されたＣＤ－ＳＥＭ画像は平坦ではないが、次の式：
Figure 0007169976000023
 によって与えられる強度Ｕｂ（Ｐｉ，ｔｉ）を有することになる。ここで、Ｒ０は、基板の応答である。この項が、第２の理論モデルにしたがって計算された画像から引かれると、これは：
Figure 0007169976000024
 を与える。帯電現象がサンプルの表面で均一である場合、実効電荷パラメータは、サンプルの表面の任意の点において同じ値Ｃｉ≒Ｃ０を有すると考えることが可能であり、これは、：
Figure 0007169976000025
 を与える。ここで、Δｉ＝Ｒｉ－Ｒ０である。
この実施形態の利点は、バックグランドがゼロ応答を有し、コントラスト部分のみがすなわちＲｐ－Ｒ０≠０を生じさせることが、帯電現象を誘起するというモデリングを得ることである。
この実施形態の利点は、バックグランドを画像処理によって引くことができ、帯電の計算はサンプルの構造化部分に対してのみ実施されることである。
ＣＤ－ＳＥＭ画像を取得するためのサンプルの表面の走査は、いくつかの方法にしたがっておこなわれ得る。よく使用される技術は、図６に示すように、ＴＶ走査技術とも呼ばれる、いわゆるラスタ走査技術である。この走査モードによれば、図６に示すｘ方向に沿った迅速な走査方向と、図６に示すｙ方向に沿った遅い走査方向とを識別することができる。この走査方法によれば、データ取得は、図６の（１）に示される水平線に対応してのみ行われる。以後、図６における高速走査方向ｘは、一次電子ビームの走査方向を指す。
この走査方法が使用されるとき、画像の各線は一定の速度で走査され、これは：
Figure 0007169976000026
 を与える。
これは、次の式：
Figure 0007169976000027
 にしたがって第２の理論モデルを書くということになる。
一次電子ビームの多重通過が排除されると、第２の理論モデルの計算は以下：
Figure 0007169976000028
 のようになる。ここで、
Figure 0007169976000029
 である。この式は、瞬時応答Ｔの、トランケートされた畳み込み積タイプの補正項に対応する。
言い換えれば、補正項は、第１のパラメトリックモデルと所与の畳み込みカーネルとの間の畳み込み積である。畳み込み積は、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉに到達する前に一次電子ビームによって走査された位置について計算され、ビームによって堆積された電荷を考慮することを可能にする。
第２の理論モデルは、次の式：
Figure 0007169976000030
 を用いて、連続変数でも計算され得る。
この実施形態の利点は、計算ステップの単純化であり、積分は、単一の空間変数に対して排他的に実施される。
本発明はまた、ＣＤ－ＳＥＭ技術の較正ステップの実装に関する。この較正ステップは、モデル内に存在し、機器応答にリンクされているパラメータを決定するために行われる。これらのパラメータは、第１の理論モデルに既に存在するパラメータの組の一部を形成し、それらは、たとえば、一次電子ビームがゼロではないサイズを有するという事実を考慮する。しばしば、一次電子ビームの形状は、ガウシアンプロファイルとして記述される。一次電子ビームの特徴を考慮したこのガウシアン関数は、点像分布関数またはＰＳＦと呼ばれる。機器応答を記述するパラメータ、たとえばＰＳＦのパラメータは、予備較正ステップ中に有利に決定され得る。較正は、第２の理論モデルと構造が知られているサンプルの実験画像との間の調整を行うことによって得られる。これが、較正ステップ中に幾何学的パラメータを固定し、より信頼性のある様式で、機器応答を記述するパラメータを得ることを可能にする。機器応答を記述するパラメータの値は、次に、関心のある実験画像のキャラクタリゼーションのためのＣＤ－ＳＥＭ技術の実装中に固定される。
較正ステップを行うことの利点は、機器応答を記述するパラメータをより正確かつ信頼性のある様式で決定できることである。次に、機器応答を記述するこれらのパラメータは、関心のある実験画像のキャラクタリゼーションのためＣＤ－ＳＥＭ技術の実行中に固定され、これが、サンプルの構造、つまり、関心のある限界寸法を記述するパラメータの、より正確で信頼性のある決定を達成することを可能にする。
本発明は、ＣＤ－ＳＥＭキャラクタリゼーション技術を実装するための方法にも関し、以下の：
－ サンプルの構造を表し、走査型電子顕微鏡から導出された実験画像を発生するステップと、
－ パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルは、パラメータの組を備え、前記パラメータの組は、関心のあるサンプルの幾何学的構造を記述する決定されるべきパラメータと、機器応答を記述する上述の較正にしたがって決定されるパラメータとの両方を含む、ステップと、
－ 第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整によって、関心のあるサンプルの構造を記述するステップとを含む。
有益には、ＣＤ－ＳＥＭキャラクタリゼーション技術を実装するためのこの方法は、特に効率的である。この方法のおかげで、関心のあるサンプルのＣＳ－ＳＥＭ画像を発生し、機器応答および帯電効果を考慮しながら前記サンプルの少なくとも１つの限界寸法を測定することが可能である。

Claims (11)

  1. ＣＤ－ＳＥＭ技術として知られる、寸法測定の分野における、サンプルの構造の少なくとも１つの限界寸法の決定のための走査型電子顕微鏡キャラクタリゼーション技術を実装するための方法（１００）であって、
    － サンプルの構造を表し、走査型電子顕微鏡から導出された実験画像を発生するステップ（ＩＭＡＧＥ）と、
    － パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号を記述する第２の理論モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）を計算するステップ（ＭＯＤＥＬ）であって、前記第２のモデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）は、補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）の代数和によって得られ、前記第２の理論モデルは、決定されるべきパラメータの組を備える、ステップと、
    － 前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整により、第２の理論モデルに存在するパラメータの組を決定するステップ（ＦＩＴ）とを含み、
    前記補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）が、ｔｉ以下の複数の時点ｔにおいて、一次電子ビームによって堆積された電荷から生じる信号を総和することによって計算され、
    前記補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）が、第１のパラメトリックモデルと所与の畳み込みカーネルとの間の畳み込み積として得られ、所与の畳み込みカーネルは、時間分散関数および空間分散関数を含むことを特徴とする、方法（１００）。
  2. 第２の理論モデルが、次の式
    Figure 0007169976000031
     にしたがって計算され、ここで、
    Ｕ（Ｐｉ，ｔｉ）が、時点ｔｉにおけるサンプルの表面上の位置Ｐｉに対応して計算される第２の理論モデルであり、
    インデクスｊ≦ｉが、時点ｔｉにおいて照射された位置Ｐｉまで、時点ｔｊにおいて照射された一次電子ビームの位置Ｐｊのシーケンスを走査し、一次電子ビームが、異なる時点において同じ位置を照射することができ、
    Ｑｊが、一次電子ビームが位置Ｐｊを照射したときに一次電子ビームによって堆積された電荷であり、
    Ｒｊが、サンプルのトポグラフィおよび位置Ｐｊにおける電荷発生効率を記述するパラメータを含むパラメトリック数学関数であり、
    δ（Ｐｉ－Ｐｊ）がクロネッカデルタであり、Ｐｉ＝Ｐｊのときに１に等しく、それ以外のときにはゼロに等しく、
    Figure 0007169976000032
     が、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号の第１の理論モデルであり、走査中のサンプルのトポグラフィ、堆積された電荷、電荷効率、および一次電子ビームの多重通過を考慮し、
    Figure 0007169976000033
     が、補正項であり、
    Ｆｓ（Ｐｉ－Ｐｊ）が、位置Ｐｊにおける電荷と位置Ｐｉとの間の距離を考慮した空間分散関数であり、
    Ｆｔ（ｔｉ－ｔｊ）が、時点ｔｊにおける位置Ｐｊでの電荷の堆積と、時点ｔｉにおける位置Ｐｉでの信号の測定との間の時間差を考慮した時間分散関数であり、
    Ｃｊが、位置Ｐｊにおける実効電荷蓄積係数であることを特徴とする、
    請求項１に記載の方法（１００）。
  3. 一次電子の電流が、一定であり、Ｑ０に等しく、一次電子ビームが、各位置Ｐｊを一回照射し、第２の理論モデルが、次の式
    Figure 0007169976000034
     にしたがって計算され、
    ここで、Ｕ０（Ｐｉ，ｔｉ）＝Ｑ０Ｒｉである、ことを特徴とする、請求項２に記載の方法（１００）。
  4. トポグラフィがない場合のサンプルの応答がＲ０であり、過剰電荷によるバックグランド強度Ｕｂ（Ｐｉ，ｔｉ）が、サンプルの非構造化領域からの放出を排除するために第２の理論モデルから引かれ、バックグランド強度が、次の式
    Figure 0007169976000035
     にしたがって計算され、
    ここで、
    Figure 0007169976000036
     であることを特徴とする、請求項３に記載の方法（１００）。
  5. 一次電子ビームが、いわゆるＴＶまたはラスタ走査方法にしたがってサンプルの表面を走査し、走査方向が、水平方向またはｘ軸であり、走査速度ｖｘが一定であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法（１００）。
  6. 第２の理論モデルが、次の式
    Figure 0007169976000037
     にしたがって計算され、ここで、
    ｘが、一次電子ビームの走査方向における空間座標であり、
    Ｕｂ（ｘ）が、位置ｘにおけるバックグランド強度であり、
    Ｑ０（ｘ）が、位置ｘに対応して一次電子ビームによって堆積された電荷であり、
    Figure 0007169976000038
     が、座標ｘに応じて表される空間分散関数Ｆｓと時間分散関数Ｆｔとを含み、走査速度ｖｘが一定であることを特徴とする、請求項５に記載の方法（１００）。
  7. 時間分散関数が、特性的な電荷散逸時間τを有する指数関数
    Figure 0007169976000039
     であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法（１００）。
  8. 時間分散関数が、特性的な電荷散逸時間τを有するコーシータイプの分布関数
    Figure 0007169976000040
     であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法（１００）。
  9. 空間分散関数が、標準偏差σを有するガウシアンタイプの分布関数
    Figure 0007169976000041
     であり、ｒは、位置Ｐｊおよび位置Ｐｉにおいて堆積された電荷間の距離であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法（１００）。
  10. 前記方法が、ＣＤ－ＳＥＭキャラクタリゼーション技術の較正のために実装され、前記較正が
    － 幾何学的寸法が知られている基準サンプルの構造を表す実験画像を発生するステップであって、前記画像が、走査型電子顕微鏡から導出される、ステップと、
    － パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルが、パラメータの組を備え、前記パラメータの組が、基準サンプルの幾何学的構造を記述する知られているパラメータと、機器応答を記述する決定されるべきパラメータとの両方を含む、ステップと、
    － 第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと、基準サンプルの構造を表す前記実験画像との間の調整によって機器応答を記述するステップとを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 請求項１０に記載の方法であって、
    － サンプルの構造を表し、走査型電子顕微鏡から導出される実験画像を発生するステップと、
    － パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルが、パラメータの組を備え、前記パラメータの組が、関心のあるサンプルの幾何学的構造を記述する決定されるべきパラメータと、機器応答を記述する、前記較正にしたがって決定されるパラメータとの両方を含む、ステップと、
    － 第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整によって、関心のあるサンプルの構造を記述するステップとを含む、方法。
JP2019532143A 2016-12-15 2017-12-12 Ｃｄ－ｓｅｍ走査型電子顕微鏡によるキャラクタリゼーションのための方法 Active JP7169976B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1662505A FR3060751B1 (fr) 2016-12-15 2016-12-15 Procede de caracterisation par microscopie electronique a balayage cdsem
FR1662505 2016-12-15
PCT/EP2017/082429 WO2018108914A1 (fr) 2016-12-15 2017-12-12 Procede de caracterisation par microscopie electronique a balayage cdsem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020502521A JP2020502521A (ja) 2020-01-23
JP7169976B2 true JP7169976B2 (ja) 2022-11-11

Family

ID=58010059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019532143A Active JP7169976B2 (ja) 2016-12-15 2017-12-12 Ｃｄ－ｓｅｍ走査型電子顕微鏡によるキャラクタリゼーションのための方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10921269B2 (ja)
EP (1) EP3555602B1 (ja)
JP (1) JP7169976B2 (ja)
KR (1) KR102483920B1 (ja)
FR (1) FR3060751B1 (ja)
WO (1) WO2018108914A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3060752B1 (fr) * 2016-12-15 2019-05-10 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de mise en œuvre d'une technique de caracterisation cd-sem
CN111447364B (zh) * 2020-04-15 2021-11-26 上海华力集成电路制造有限公司 一种cdsem图像处理方法及其装置
KR20230037102A (ko) * 2021-09-08 2023-03-16 삼성전자주식회사 주사 전자 현미경 장치, 반도체 생산 장치, 및 그 제어 방법
CN114002251B (zh) * 2021-09-24 2024-04-09 中国航发北京航空材料研究院 一种纳米级双层材料基于扫描电镜的表征方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003100828A (ja) 2001-09-27 2003-04-04 Toshiba Corp 微細パターン検査装置、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理装置、微細パターン検査方法、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5591971A (en) * 1995-09-18 1997-01-07 Shahar; Arie Shielding device for improving measurement accuracy and speed in scanning electron microscopy
US6573498B1 (en) * 2000-06-30 2003-06-03 Advanced Micro Devices, Inc. Electric measurement of reference sample in a CD-SEM and method for calibration
JP5876040B2 (ja) * 2010-06-17 2016-03-02 ノヴァ・メジャーリング・インストゥルメンツ・リミテッド パターン化構造の光学検査を最適化するための方法およびシステム
JP2014041058A (ja) * 2012-08-22 2014-03-06 Toppan Printing Co Ltd パターン計測方法、パターン計測装置およびフォトマスク

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003100828A (ja) 2001-09-27 2003-04-04 Toshiba Corp 微細パターン検査装置、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理装置、微細パターン検査方法、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Carl Georg Frase et al.，CD characterization of nanostructures in SEM metrology，Measurement Science and Technology，2007年01月12日，Vol. 18, No. 2，p.510-519
S. Babin et al.，Fast analytical modeling of SEM images at a high level of accuracy，PROCEEDINGS OF SPIE，2015年03月19日，Vol. 9424，94240l-5

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018108914A1 (fr) 2018-06-21
KR20190095347A (ko) 2019-08-14
EP3555602B1 (fr) 2023-04-12
EP3555602A1 (fr) 2019-10-23
FR3060751A1 (fr) 2018-06-22
JP2020502521A (ja) 2020-01-23
KR102483920B1 (ko) 2023-01-02
FR3060751B1 (fr) 2019-05-24
US20200088658A1 (en) 2020-03-19
US10921269B2 (en) 2021-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101727950B1 (ko) 패턴 형상 평가 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 패턴 형상 평가 장치
JP7169976B2 (ja) Ｃｄ－ｓｅｍ走査型電子顕微鏡によるキャラクタリゼーションのための方法
TW587299B (en) Micro-pattern inspecting apparatus and method, management apparatus and management system of CD-SEM apparatus, program and computer readable recording medium
Villarrubia et al. Scanning electron microscope dimensional metrology using a model‐based library
US7095884B2 (en) Method and apparatus for circuit pattern inspection
JP5319931B2 (ja) 電子顕微鏡システム及びそれを用いたパターン寸法計測方法
JP2020115131A (ja) 試験片の調査の方法およびそのシステム
JP5433522B2 (ja) 電子顕微鏡を用いたパターン寸法計測方法、パターン寸法計測システム並びに電子顕微鏡装置の経時変化のモニタ方法
KR102194154B1 (ko) 패턴 계측 장치
TWI698705B (zh) 圖案測定方法、及圖案測定裝置
JP2011033423A (ja) パターン形状選択方法、及びパターン測定装置
US6397165B1 (en) Microscopic corner radius measurement system
JP6995855B2 (ja) Ｃｄ－ｓｅｍキャラクタリゼーション技術を実装するための方法
Pang et al. Edge determination improvement of scanning electron microscope images by inpainting and anisotropic diffusion for measurement and analysis of microstructures
JP2003302214A (ja) パターン計測方法及びパターン計測装置、並びにパターン工程制御方法
JP5880134B2 (ja) パターン計測方法およびパターン計測装置
Tanaka et al. Influence of focus variation on linewidth measurements
Shomrat et al. Development and evaluation of three-dimensional metrology of nanopatterns using electron microscopy
JP2021132159A (ja) 特徴量測定方法及び特徴量測定装置
JP4546500B2 (ja) パターン計測方法及びパターン計測装置、並びにパターン工程制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211029

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220922

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221031

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7169976

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150