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JPWO2009116634A1 - 微細構造体検査方法、微細構造体検査装置、および微細構造体検査プログラム - Google Patents

微細構造体検査方法、微細構造体検査装置、および微細構造体検査プログラム Download PDF

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Abstract

サンプル微細構造パターンの側壁角度を検査する微細構造体検査方法であって：複数のＳＥＭ条件の下で前記サンプル微細構造パターンのＳＥＭ写真を撮像する工程と；前記ＳＥＭ写真における前記サンプル微細構造パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を測定する工程と；前記複数のＳＥＭ条件間の変化に伴う前記ホワイトバンド幅の変化量に基づいて、前記サンプル微細構造パターンの側壁角度を算出する工程と；を備えることを特徴とする微細構造体検査方法。

Description

本発明は、微細構造体検査装置、微細構造体検査プログラム、および微細構造体検査方法に関するものであり、特に、微細構造パターンの側壁角度を検査する微細構造体検査装置、微細構造体検査プログラム、および微細構造体検査方法に関する。
本願は、２００８年３月１９日に、日本に出願された特願２００８−０７１３１２号，２００８年３月１９日に、日本に出願された特願２００８−０７１３１５号，２００８年９月１８日に、日本に出願された特願２００８−２３９２０５号、２００９年１月１４日に、日本に出願された特願２００９−００５４９５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、様々な形状の微細構造体が、広範に用いられている。例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス（ハードディスクやＤＶＤなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイパネル、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイス、インプリントモールド、フォトマスクなどが挙げられる。
このような微細構造体では、パターンの二次元的な線幅や形状だけでなく、エッジ部分の側壁角度も重要視されてきている。
例えば、次世代のマスクとして期待されているＥＵＶフォトマスクは、従来の透過型のフォトマスクとは異なる反射型のマスクであるため、パターンエッジの側壁をなるべく垂直に近くすることが求められており、その角度を測定することが求められている。
従来、このような微細構造体の側壁角度を測定する方法として、サンプルを断裁し断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などで観察して評価することが提案されている。
また、このような微細構造体の側壁角度を測定する方法として、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いてカンチレバーの針の形状や、測定方法を工夫することで側壁角度を計測することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、パターンの二次元的な線幅や形状を確認する方法として、測長ＳＥＭ（ＣＤ−ＳＥＭ）を利用することが知られている。ＣＤ−ＳＥＭでは電子銃から照射された電子ビームが、コンデンサレンズによって収束され、アパーチャーを通って、測定対象パターン上に当たる。この際に放出される二次電子をディテクターで捉えることで電気信号に変換し、二次元画像が取得される。この二次元画像の情報を元に測定対象パターンの寸法などを高精度に測定できる。
ＳＥＭは、電子線を絞って電子ビームとして対象に照射し、対象物から放出される二次電子、反射電子、透過電子、Ｘ線、カソードルミネッセンス（蛍光）、内部起電力等を検出する事で対象を観察する。このとき、対象物である試料から発せられるこれらの信号は検出器で検出され、信号を増幅したり変調したりしてＳＥＭ写真として表示される。
特開平１０−１７０５３０号公報
近年、微細構造体の側壁角度を測定する装置及び方法が求められている。
しかしながら、従来のサンプルを断裁して断面ＳＥＭなどで観察する方法は、破壊検査である。このため当然ながらそのサンプルは製品として使用することができなくなってしまう。また、側壁角度の評価実験用の別サンプルを用意する方法があるが、この場合には実サンプルと評価用サンプルが全く同じものであるという保証ができないという問題がある。
また、ＡＦＭにおいては、実サンプルそのものを非破壊で測定することが可能である。しかし、物理的に針をスキャンさせながら測定するため、スループットが非常に遅いという課題がある。また、測定回数に応じて針が少しずつ磨耗してしまい測定値が不正確になってしまう。従って、多くのパターンの側壁角度を測定したい場合には不適であるという問題がある。
また、測定対象パターンの側壁角度が逆テーパーである場合、ＡＦＭの針を逆テーパーの傾斜に沿ってなぞることが困難であるため、側壁角度を測定することが困難である。
そこで、本発明の一態様は、上述の問題を解決するためになされたものであり、好適に微細構造体の側壁角度を測定することの出来る微細構造体検査装置、微細構造体検査プログラム、及び微細構造体検査方法を提供することを一つの目的とする。
（１） 本発明の一態様は、以下の方法を提供する：サンプル微細構造パターンの側壁角度を検査する微細構造体検査方法であって：複数のＳＥＭ条件の下で前記サンプル微細構造パターンのＳＥＭ写真を撮像する工程と；前記ＳＥＭ写真における前記サンプル微細構造パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を測定する工程と；前記複数のＳＥＭ条件間の変化に伴う前記ホワイトバンド幅の変化量に基づいて、前記サンプル微細構造パターンの側壁角度を算出する工程と；を備える、ことを特徴とする微細構造体検査方法。
（２） 上記の微細構造体検査方法は、以下のように行ってもよい：前記複数のＳＥＭ条件は、互いに異なる電子ビームの電流値を持つ。
（３） 上記の微細構造体検査方法は、以下のように行ってもよい：前記複数のＳＥＭ条件は、互いに異なる光電子増倍管の増幅値を持つ。
（４） 上記の微細構造体検査方法は、以下のように行ってもよい：既知の側壁角度を持つ複数の標準微細構造パターンのＳＥＭ写真を撮像し、これによって、単位度数の側壁角度あたりのホワイトバンド幅の変化量である基準変化量を算出する工程を更に備える。
（５） 上記の微細構造体検査方法は、以下のように行ってもよい：ＳＥＭシミュレータを用いて、単位度数の側壁角度あたりのホワイトバンド幅の変化量である基準変化量を算出する工程を更に備える。
（６） 上記の微細構造体検査方法は、以下のように行ってもよい：前記サンプル微細構造パターンの前記ホワイトバンド幅の変化量が、所定の値よりも小さい場合、電子ビームと試料とを相対的にチルトさせ、ＳＥＭ写真の撮像を繰り返す工程と；算出された前記サンプル微細構造パターンの前記側壁角度に対して、チルトさせた角度分に相当する補正を行う工程と；を更に備える。
（７） 上記の微細構造体検査方法は、以下のように行ってもよい：前記基準変化量を算出する工程は：２種類のＳＥＭ条件の下で既知の側壁角度を持つ標準微細構造パターンＡのＳＥＭ写真を撮像し、前記標準微細構造パターンＡのＳＥＭ写真におけるエッジ部位のホワイトバンド幅を測定し、前記２種類のＳＥＭ条件の間の前記標準微細構造パターンＡのホワイトバンド幅の差ΔＷＡを算出し；前記２種類のＳＥＭ条件の下で、微細構造パターンＡとは異なる既知の側壁角度を持つ標準微細構造パターンＢのＳＥＭ写真を撮像し、前記標準微細構造パターンＢのＳＥＭ写真におけるエッジ部位のホワイトバンド幅を測定し、前記２種類のＳＥＭ条件の間の標準微細構造パターンＢの前記ホワイトバンド幅の差ΔＷＢを算出し；前記基準変化量を、以下の式から算出する、基準変化量 ＝ ｜ΔＷＡ−ΔＷＢ｜／｜微細構造パターンＡの側壁角度−微細構造パターンＢの側壁角度｜。
（８） 上記の微細構造体検査方法は、以下のように行ってもよい：前記サンプル微細構造パターンの側壁角度を算出する工程は：前記２種類のＳＥＭ条件の下で、未知の側壁角度を持つ前記サンプル微細構造パターンのＳＥＭ写真を撮像し、前記サンプル微細構造パターンのＳＥＭ写真におけるエッジ部位のホワイトバンド幅を測定し、前記２種類のＳＥＭ条件の間の前記ホワイトバンド幅の差ΔＷを算出し；前記基準変化量、前記パターンＢの側壁角度、前記ΔＷＢ、及び前記ΔＷを用いて、前記微細構造パターンの側壁角度を、以下の式から算出する、微細構造パターンの側壁角度 ＝ パターンＢの側壁角度＋（ΔＷＢ−ΔＷ）／ 基準変化量；。
（９） 上記の微細構造体検査方法は、以下のように行ってもよい：前記微細構造パターンのＳＥＭ写真を撮像する工程において、前記ホワイトバンドの長手方向に沿って、所定の幅に渡る測定領域を定め、測定領域内のホワイトバンド幅の分布を測定する。
（１０） 本発明の一態様は、以下の構成を提供する：微細構造パターンの側壁角度を検査する微細構造体検査装置であって：測定対象パターンを備えた試料を固定する試料保持機構と；複数のＳＥＭ条件の下で前記測定対象パターンのＳＥＭ写真を撮像するＣＤ−ＳＥＭ機構と；前記ＳＥＭ写真から前記測定対象パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を取得する画像処理機構と；前記測定対象パターンの前記側壁角度を算出する計算機構と；を備え、前記計算機構は、前記複数のＳＥＭ条件間の変化に伴う前記ホワイトバンド幅の変化量を用いて、前記測定対象パターンの側壁角度を算出する、ことを特徴とする微細構造体検査装置。
（１１） 上記の微細構造体検査装置は、以下のように構成されてもよい：前記複数のＳＥＭ条件は、互いに異なる電子ビームの電流値を持つ。
（１２） 上記の微細構造体検査装置は、以下のように構成されてもよい：前記複数のＳＥＭ条件は、互いに異なる光電子増倍管の増幅値を持つ。
（１３） 上記の微細構造体検査装置は、以下のように構成されてもよい：前記試料保持機構は、ＳＥＭ写真撮像時の電子ビームが測定対象パターンに対して入射する相対的角度を変化可能に試料を保持する。
（１４） 上記の微細構造体検査装置は、以下のように構成されてもよい：前記計算機構は、単位度数の側壁角度あたりの、前記複数のＳＥＭ条件間の変化に伴うホワイトバンド幅の変化量である基準変化量を算出するＳＥＭシミュレータを更に備える。
（１５） 本発明の一態様は、以下のプログラムを提供する：微細構造パターンの側壁角度を検査する微細構造体検査プログラムであって：複数のＳＥＭ条件の下で撮像された前記微細構造パターンのＳＥＭ写真を取得するルーチンと；前記ＳＥＭ写真における前記微細構造パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を測定するルーチンと；前記複数のＳＥＭ条件間の変化に伴う前記ホワイトバンド幅の変化量を用いて、前記微細構造パターンの側壁角度を算出するルーチンと；を備えることを特徴とするプログラム。
本発明の一態様に係る微細構造体検査装置、及び方法は、複数のＳＥＭ条件におけるＳＥＭ写真を撮影し、このＳＥＭ写真のホワイトバンド幅から、微細構造パターンの側壁角度を算出することを特徴とする。
本発明者らは鋭意検討の結果、微細構造パターンの側壁角度は、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅とに相関があることを見出した。このことから、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅の値とを取得することにより、微細構造パターンの側壁角度を算出することが出来る。
また、本発明者らは鋭意検討の結果、微細構造パターンの側壁角度は、ＳＥＭ写真撮影時の二次電子検出器における光電子増倍管の増幅値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅とに相関があることを見出した。このことから、ＳＥＭ写真撮影時の前記増幅値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅の値とを取得することにより、微細構造パターンの側壁角度を算出することが出来る。
図１は、第１の実施形態に係る、ホワイトバンド幅の基準変化量を算出するフロー図である。 図２は、測定対象パターンの側壁角度を測定するフロー図である。 図３は、実施例１を示すＳＥＭ画像とホワイトバンド幅の測定結果である。 図４は、ホワイトバンド幅の変動量と側壁角度の関係を示すグラフである。 図５は、第２の実施形態に係る、測定対象パターンの側壁角度の分布を算出する手順を示したフロー図である。 図６Ａは、実施例２の通常の直線パターンを示すＳＥＭ画像と、側壁角度の分布とを示す図である。 図６Ｂは、実施例２のラフネスが大きいパターンを示すＳＥＭ画像と、側壁角度の分布とを示す図である。 図７は、第３の実施形態に係る、微細構造体検査方法の実施例を示すＳＥＭ画像と該ＳＥＭ画像のホワイトバンド幅の測定結果である。 図８は、上記実施例におけるホワイトバンド幅の変動量と側壁角度の関係を示すグラフである。 図９は、光電子増倍管の増幅値を異なる変化幅で変化させたときの、ホワイトバンド幅の変動量と、側壁角度との関係を示すグラフである。 図１０は、本発明の実施例に係る微細構造体検査装置の概略構成図である。
符号の説明
Ｓ１・・・パターンＡに移動する
Ｓ２・・・ＳＥＭ条件１でパターンＡのエッジのホワイトバンド幅を測定
Ｓ３・・・ＳＥＭ条件２でパターンＡのエッジのホワイトバンド幅を測定
Ｓ４・・・パターンＡのホワイトバンド幅の変化量を測定
Ｓ５・・・パターンＢに移動する
Ｓ６・・・ＳＥＭ条件１でパターンＢのエッジのホワイトバンド幅を測定
Ｓ７・・・ＳＥＭ条件２でパターンＢのエッジのホワイトバンド幅を測定
Ｓ８・・・パターンＢのホワイトバンド幅の変化量を測定
Ｓ９・・・パターンＡ，Ｂの側壁角度差とホワイトバンド幅変化量の差から基準変化量を測定
Ｓ１０・・・測定パターンに移動する
Ｓ１１・・・ＳＥＭ条件１で測定パターンのエッジのホワイトバンド幅を測定
Ｓ１２・・・ＳＥＭ条件２で測定パターンのエッジのホワイトバンド幅を測定
Ｓ１３・・・測定パターンのホワイトバンド幅の変化量を測定
Ｓ１４・・・ΔＷと基準変化量との比較
Ｓ１５・・・ステージ又は電子ビームを一定角度チルトさせる
Ｓ１６・・・基準変化量から測定パターンの側壁角度を算出
Ｓ１７・・・チルト分を補正した側壁角度を算出
Ｓ１１５・・・測定ポイント数Ｎを設定
Ｓ１１６・・・測定領域幅を設定
Ｓ１１７・・・測定ポイント１〜Ｎまで以下を繰返す
Ｓ１１８・・・ＳＥＭ条件１でエッジのホワイトバンド幅を測定
Ｓ１１９・・・ＳＥＭ条件２でエッジのホワイトバンド幅を設定
Ｓ１２０・・・ホワイトバンド幅の変化量ΔＷを算出
Ｓ１２１・・・基準変化量から測定領域の側壁角度を算出
Ｓ１２２・・・全測定ポイントの測定が終了
Ｓ１２３・・・側壁角度の分布を算出
（第１の実施形態）
以下に説明するように、本発明の第１の実施形態に係る微細構造体検査装置及び方法は、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅から、微細構造パターンの側壁角度を算出する。
一般的に、ＣＤ−ＳＥＭで微細構造体パターンを観察すると、微細構造体パターンのエッジ部分から二次電子が多く放出されるため、エッジ部分が明るく見える。本願明細書では、この明るく見えるエッジ部分をホワイトバンドと呼称する。
パターンのエッジ部分のホワイトバンドの幅は、パターンエッジのテーパー傾きが緩やかになるほど太くなるため、パターンの厚さとホワイトバンド幅から側壁角度をある程度、推定することが可能である。しかしながら、側壁角度がある程度急峻になるとホワイトバンド幅が変わらなくなってしまうことが分かっている。
一方、ＣＤ−ＳＥＭの電子ビームの電流値を変更すると、電流値に比例してパターンのエッジ部分から放出される二次電子の量が増加すると考えられる。我々の調査結果により、パターンエッジの側壁角度によって、電子ビームの電流値に応じてホワイトバンドの幅が変化することが分かっている。本発明はこの現象を利用する。なお、ホワイトバンド幅に加えて、ホワイトバンドの信号強度を解析に用いてもよい。
このため、本発明の微細構造体検査装置及び方法は、測定対象パターンの側壁角度が９０°近傍であっても、好適に側壁角度を検査することが出来る。
本発明者らは鋭意検討の結果、微細構造パターンの側壁角度は、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅とに、相関があることを見出した。このことから、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅の値とを取得することにより、微細構造パターンの側壁角度を算出することが出来る。
この方法では、ＳＥＭ写真の撮影結果から微細構造パターンの側壁角度を算出する。従って、測定対象パターンを非破壊で検査することが出来る。
また、ＳＥＭ写真の画像処理を用いて側壁角度を算出することから、測定対象パターンの側壁角度の多点測定が容易である。従って、ＡＦＭと比してスループットを向上して検査することが出来る。
以下、具体的に、本発明の微細構造体検査装置について説明を行う。
本発明の微細構造体検査装置は、一例として、図１０に示す構成を持つ。
＜試料保持機構＞
試料保持機構は、測定対象パターンを備えた試料を固定する。試料保持機構は、測定対象パターンが形成された構造体の形状／用途に応じて、適宜好適に固定できる形状／機能を備えている。
また、試料保持機構は、ＳＥＭ写真撮像時の電子ビームが測定対象パターンに対し相対的に任意の角度を持って入射するように試料を保持することが好ましい。
電子ビームと測定対象パターンとが相対的に任意の角度を持つように保持することにより、測定対象パターンの側壁角度が逆テーパーである場合であっても、電子ビームを測定対象パターンの側壁に対応する位置に照射することが出来、ホワイトバンドを有するＳＥＭ写真を取得することが出来る。このとき、電子ビームと測定対象パターンとが相対的に任意の角度を持つように保持する機構であれば十分である。実際の装置において傾斜（チルト）を行うのは、試料を固定したステージ、電子ビームのいずれであってもよい。
これにより、測定対象パターンの側壁角度が逆テーパーである場合であっても本発明微細構造体検査装置は好適に側壁角度を測定することが出来る。
＜ＣＤ−ＳＥＭ機構＞
ＣＤ−ＳＥＭ機構は、測定対象パターンのＳＥＭ写真を撮像する。
ＣＤ−ＳＥＭでは電子銃から照射された電子ビームが、コンデンサレンズによって収束され、アパーチャーを通って、測定対象パターン上に当たる。この際に放出される二次電子がディテクターで捉えられることで電気信号に変換され、二次元画像（ＳＥＭ写真）が取得される。
＜画像処理機構＞
画像処理機構は、ＣＤ−ＳＥＭ機構にて撮像したＳＥＭ写真から測定対象パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を取得する。
ホワイトバンド幅の検出方法は、適宜公知の画像処理技術を用いて行って良い。例えば、ホワイトバンドは周囲よりも明るく見えることから、ＳＥＭ写真のコントラストから、ホワイトバンドを検出し、測定してもよい。
＜計算機構＞
計算機構は、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、前記ホワイトバンド幅から、測定対象パターンの側壁角度を算出する。
本発明者らは鋭意検討の結果、微細構造パターンの側壁角度は、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅と、に相関があることを見出した。このことから、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅の値を取得することにより、微細構造パターンの側壁角度を算出することが出来る。
また、計算機構は、単位角度あたりの電子ビームの電流値の変化に伴うホワイトバンド幅の変化量である基準変化量をＳＥＭシミュレータにより算出する機能を備える計算機構であることが好ましい。
ここで、ＳＥＭシミュレータとは、ＣＤ−ＳＥＭの電子銃から放出された電子ビームがパターンに照射された際に放出される二次電子の挙動を、モンテカルロ法などで計算することにより、パターンのＳＥＭ画像や二次電子の輝度分布を予測するソフトウェアである。
シミュレーションでは、当然ながら電子ビームの条件（加速電圧、電流値など）を任意に変更できる。また、微細構造パターンの材料を任意に設定することができると伴に、パターンの三次元形状も任意に設計することが可能である。このため、ＳＥＭシミュレータで得られた画像や輝度分布から、ホワイトバンド幅を測定することが出来る。
これにより、「微細構造パターンの側壁角度と、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅と、の間の相関」を好適に把握することが出来る。
以下、具体的に、本発明の微細構造体検査プログラム及び方法について説明を行う。
なお、本発明の微細構造体検査プログラム及び方法は、「微細構造パターンの側壁角度が、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅と、に相関があること」、を利用する。本願の内容は下記実施の形態に限定されるものではない。
＜基準変化量を算出するステップ＞
まず、側壁角度が既知の微細構造パターンを測定する。そして、電子ビームの電流値の変化に伴うホワイトバンド幅の変化量と既知の側壁角度から単位角度あたりのホワイトバンド幅の変化量である基準変化量を算出する。
基準変化量は、「微細構造パターンの側壁角度と、ＳＥＭ写真撮影時の電子ビームの電流値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅と、の間の相関」を把握するために、複数の側壁角度が既知の微細構造パターンを測定し、統計学的処理を行って決定すればよい。
具体的には、側壁角度が既知の微細構造パターンを用意し、微細構造パターンをＣＤ−ＳＥＭで撮影する際の電子ビームの電流値を変更し、ＳＥＭ写真における微細構造パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を測定し、電子ビームの電流値の変化に伴うホワイトバンド幅の変化量と既知の側壁角度から算出して良い。
また、基準変化量はＳＥＭシミュレータを用いて算出しても良い。ここで、ＳＥＭシミュレータとは、ＣＤ−ＳＥＭの電子銃から放出された電子ビームがパターンに照射された際に放出される二次電子の挙動を、モンテカルロ法などで計算することにより、パターンのＳＥＭ画像や二次電子の輝度分布を予測するソフトウェアである。
シミュレーションでは、当然ながら電子ビームの条件（加速電圧、電流値など）を任意に変更できる。また、パターンの材料を任意に設定することができると伴に、パターンの三次元形状も任意に設計することが可能である。このため、ＳＥＭシミュレータで得られた画像や輝度分布から、ホワイトバンド幅を測定することが出来る。
以下、一例として、側壁角度が異なるサンプルを２つ用意し、電子ビームの電流値を変えた条件を２種類設定した場合の基準変化量の算出を説明する。
まず、側壁角度の測定対象サンプルの材料と同じ材料（レジスト、クロムなど）で側壁角度が異なるパターンを２つ作成する（以下、それぞれ、パターンＡ、パターンＢとする）。パターンＡ、パターンＢの側壁角度は断面ＳＥＭやＡＦＭ（原子間力顕微鏡）などを利用して予め測定する。なお、パターンＡ、パターンＢの側壁角度の値はなるべく離れている方が望ましい。例えば一方のパターンはほぼ垂直に近く、もう一方のパターンは７０°程度のテーパー形状になっているのが良い。
次に、ＣＤ−ＳＥＭでの測定条件として、電子ビームの電流値を変えた条件を２種類設定する（以下、ＳＥＭ条件１、ＳＥＭ条件２とする）。
図１は、側壁角度１°あたりのホワイトバンド幅の基準変化量を算出する手順を示すフロー図である。なお、本例における基準変化量の次元は［長さ／角度］である。
まず、ＣＤ−ＳＥＭ機構をパターンＡに移動（Ｓ１）してＳＥＭ条件１でエッジのホワイトバンド幅を測定（Ｓ２）する。次に、ＳＥＭ条件２でエッジのホワイトバンド幅を測定（Ｓ３）する。Ｓ２とＳ３の結果からホワイトバンド幅の変化量ΔＷＡを算出（Ｓ４）する。
次に、ＣＤ−ＳＥＭ機構をパターンＢに移動（Ｓ５）してＳＥＭ条件１でエッジのホワイトバンド幅を測定（Ｓ６）する。次に、ＳＥＭ条件２でエッジのホワイトバンド幅を測定（Ｓ７）する。Ｓ６とＳ７の結果からホワイトバンド幅の変化量ΔＷＢを算出（Ｓ８）する。
最後にパターンＡ，Ｂの側壁角度差とΔＷＡ−ΔＷＢから下記式を用いて基準変化量を算出（Ｓ９）する。
｜ΔＷＡ−ΔＷＢ｜／｜微細構造パターンＡの側壁角度−微細構造パターンＢの側壁角度｜ ＝ 基準変化量
なお、ＳＥＭシミュレータを利用する場合には、基準変化量を算出するためのサンプル製作及びＳＥＭ条件１、ＳＥＭ条件２でのホワイトバンド幅の測定を全てコンピューター上の計算によって行っても良い。
＜変化量を取得するステップ＞
次に、側壁角度が未知の測定対象パターンを用意し、微細構造パターンをＣＤ−ＳＥＭで撮影する際の電子ビームの電流値を変更し（ＳＥＭ条件１、ＳＥＭ条件２）、ＳＥＭ写真における微細構造パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を測定し、電子ビームの電流値の変化に伴うホワイトバンド幅の変化量を取得する。
＜測定対象パターンの側壁角度を算出するステップ＞
次に、側壁角度が未知の測定対象パターンにおける、電子ビームの電流値の変化に伴うホワイトバンド幅の変化量と基準変化量とから測定対象パターンの側壁角度を算出する。
測定対象パターンの側壁角度の算出は、基準変化量の算出方法に応じて行えば良い。
以上の方法により、ＣＤ−ＳＥＭを利用して測定対象パターンの側壁角度を測定することが可能となる。
以下、一例として、側壁角度が異なるサンプルを２つ用意し、電子ビームの電流値を変えた条件を２種類設定した場合の測定対象パターンの側壁角度の算出を説明する。なお、以下に示す例では、測定対象パターンの側壁角度が逆テーパーである場合にも対応する。
図２は、測定対象パターンの側壁角度を測定する（測定対象パターンの側壁角度が逆テーパーである場合にも対応する）手順を示したフロー図である。
まず、ＣＤ−ＳＥＭ機構を側壁角度が未知の測定パターンに移動（Ｓ１０）してＳＥＭ条件１でエッジのホワイトバンド幅を測定（Ｓ１１）する。次に、ＳＥＭ条件２でエッジのホワイトバンド幅を測定（Ｓ１２）する。そして、Ｓ１１とＳ１２の結果からホワイトバンド幅の変化量ΔＷを算出（Ｓ１３）する。次に、このΔＷを基準変化量と比較（Ｓ１４）する。もし、ΔＷが基準変化量より小さい場合は、測定パターンの側壁が逆テーパー形状になっていると思われる。この場合は、ステージ又はビームを一定角度チルトさせ（Ｓ１５）、Ｓ１１に戻る。もし、Ｓ１４でΔＷが基準変化量と等しいかより大きくなった場合には、基準変化量、パターンＡ（またはパターンＢ）の側壁角度、及びホワイトバンド幅の変化量から、測定パターンの側壁角度を算出（Ｓ１６）する。最後に、ステージ又はビームをチルトさせた場合には、チルト分を補正した角度を算出（Ｓ１７）する。任意のパターンの側壁角度を算出する式を下記に示す。なお、チルトを行わなかった場合、チルトした角度分の補正量は０°である。
なお、逆テーパー形状を含むパターンを取り扱わない場合には、Ｓ１５やチルト機構を省略してもよい。
測定対象パターンの側壁角度 ＝ チルトした角度＋パターンＡの側壁角度＋ （ΔＷＡ−ΔＷ）／基準変化量
ΔＷＡ：パターンＡのホワイトバンド幅の変化量
ΔＷ ：測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量
＜実施例１＞
以下、本発明の微細構造体検査装置の使用について具体的な実施例を示す。
＜基準変動量の算出＞
側壁角度１°あたりの基準変動量を算出するために、フォトマスク上のＳｐａｃｅパターンを２つ用意した。それぞれのパターンの側壁角度はすでにＡＦＭで測定されており、パターンＡの左エッジが８７°、パターンＢの左エッジが７８°であった。
ＣＤ−ＳＥＭの測定条件は次のように設定した。
ＳＥＭ条件１：ビーム電流５ｐＡ
ＳＥＭ条件２：ビーム電流１０ｐＡ
まず、ＣＤ−ＳＥＭ機構をパターンＡに移動し、ＳＥＭ条件１にて画像を取得する。そして、ホワイトバンド幅を測定した。ホワイトバンド幅は、１９．９ｎｍであった。
次に、同じパターンＡにおいて、ＳＥＭ条件２にて画像を取得する。そして、ホワイトバンド幅を測定した。ホワイトバンド幅は、２１．０ｎｍであった。
よって、ホワイトバンド幅のＳＥＭ条件による変化量は１．１ｎｍである。
次にＣＤ−ＳＥＭ機構をパターンＢに移動し、ＳＥＭ条件１にて画像を取得しホワイトバンド幅を測定したところ、２５．７ｎｍであった。
次に、同じパターンにおいて、ＳＥＭ条件２にて画像を取得しホワイトバンド幅を測定したところ、２９．７ｎｍであった。
よって、ホワイトバンド幅のＳＥＭ条件による変化量は４．０ｎｍである。
パターンＡ、パターンＢの各ＳＥＭ条件でのパターン画像を図３に示す。
また、ホワイトバンドの変化量と側壁角度の関係のグラフを図４に示す。
上記パターンＡ，Ｂを含む、合計７つのパターンを、上記の測定方法を用いて測定した結果を、図４に示す。図４は、ＡＦＭによって予め測定した各パターンの側壁角度と、ホワイトバンドの変化量とをプロットしたグラフである。このプロットに基づき、側壁角度と、ホワイトバンドの変化量との相関について、一次の線形近似を求めた。この結果、相関係数Ｒの二乗値は０．９４となり、高い相関関係が認められた。
パターンＡ、Ｂの側壁角度差（８７°−７８°＝９°）とホワイトバンド幅の変化量の差（４．０−１．１＝２．９ｎｍ）から、側壁角度１°あたりの基準変化量を０．３２［ｎｍ／角度］とした。
＜測定対象パターンの側壁角度の算出＞
次に、ＣＤ−ＳＥＭ機構を、実際の測定対象である、側壁角度が未知のパターンに移動し、ＳＥＭ条件１及びＳＥＭ条件２で画像を取得しホワイトバンド幅を測定した。その結果、ＳＥＭ条件１では１９．７ｎｍ、ＳＥＭ条件２では２１．５ｎｍとなり、変化量は１．８ｎｍであった。
次に、下記式から側壁角度を算出した。
測定対象パターンの側壁角度 ＝ パターンＢの側壁角度＋（ΔＷＢ−ΔＷ）／基準変化量
ΔＷＢ：パターンＢのホワイトバンド幅の変化量
ΔＷ ：測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量
よって、測定対象パターンの側壁角度は、７８°＋（４．０ − １．８）／０．３２ ＝ ８４．９°となった。
なお、ＡＦＭを使ってこのパターンの側壁角度を測定したところ８５°となっており、本発明手法による測定結果とほぼ一致した。
＜測定対象パターンの側壁角度の算出（側壁角度が逆テーパーの場合）＞
次に、ＣＤ−ＳＥＭ機構を側壁角度が未知のパターンに移動し、ＳＥＭ条件１及び２で画像を取得しホワイトバンド幅を測定した。その結果、ＳＥＭ条件１では１９．２ｎｍ、ＳＥＭ条件２では１９．３ｎｍであった。ホワイトバンド幅の変化量は０．１ｎｍしかなく、基準変化量（０．３２ｎｍ）より小さいことが判明した。従って、この側壁は逆テーパーであると思われる。
そこで、パターンが載っているステージを５°だけチルトさせた。もう一度、各ＳＥＭ条件でホワイトバンド幅を測定したところ、ＳＥＭ条件１では１９．４ｎｍ、ＳＥＭ条件２では２０．３ｎｍであった。今回の変化量は０．９ｎｍで基準変化量より大きい。
次に、下記式から側壁角度を算出した。
測定対象パターンの側壁角度 ＝ チルトした角度分＋パターンＢの側壁角度＋（ΔＷＢ−ΔＷ）／基準変化量
ΔＷＢ：パターンＢのホワイトバンド幅の変化量
ΔＷ ：測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量
よって、測定対象パターンの側壁角度は、５°＋７８°＋（４．０ − ０．９）／０．３２ ＝ ９２．７°となった。
以上より、側壁角度が９０°を越える逆テーパー形状であっても、側壁角度を求めることが出来た。
（第２の実施形態）
以下、本発明の測定方法の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と共通の部材、工程については説明を省略し、それらの差異について詳細に説明する。
本実施形態に係る微細構造体検査方法は、側壁角度が未知の測定対象パターンにおける電子ビームの電流値の変化に伴うホワイトバンド幅の変化量と基準変化量から測定対象パターンの側壁角度を算出するステップにあたり、ホワイトバンド上に測定ポイントを設定し、前記測定ポイントからの距離である測定距離幅を設定し、前記測定距離幅内のホワイトバンドを測定領域とする。
測定対象パターンのエッジラフネスが大きい場合、側壁角度は部位によって変動していると想定される。
ホワイトバンド上に測定ポイントを設定し、測定領域を測定ポイントからの距離である測定距離幅内に区切ることにより、測定ポイントごとに定められた測定領域毎に側壁角度を算出することが出来る。このため、側壁角度が測定対象パターンの部位によって変動していても、測定ポイント毎に側壁角度を算出することから、側壁角度の変動の分布を得ることが出来る。
また、このとき、測定ポイントの数、および測定領域幅を制御することにより、測定領域を測定対象パターンの任意の部位に設定することが出来る。
以下、一例として、側壁角度が異なるサンプルを２つ用意し、電子ビームの電流値を変えた条件を２種類設定した場合の測定対象パターンの側壁角度の算出にあたり、測定ポイントを設定し測定対象パターンの側壁角度の分布を得る実施の形態について説明する。
図３は、測定対象パターンの側壁角度の分布を算出する手順を示したフロー図である。
エッジラフネスが大きいパターンの側壁角度を評価する場合、まず最初に側壁角度を測定するポイント数Ｎを設定（Ｓ１１５）する。次に、各測定ポイントにおける測定領域の幅を設定（Ｓ１１６）する。このとき測定領域の幅は、両隣の測定ポイントにおける測定領域と重ならないようにする。全ての測定ポイントについて、以下を実施する。ＳＥＭ条件１でエッジのホワイトバンド幅を測定（Ｓ１１８）した後、ＳＥＭ条件２でエッジのホワイトバンド幅を測定（Ｓ１１９）し、ホワイトバンド幅の変化量ΔＷを算出（Ｓ１２０）する。基準変化量から測定領域の側壁角度を算出（Ｓ１２１）する。全測定ポイントの測定が終了（Ｓ１２２）後、それらのデータから側壁角度の分布を算出（Ｓ１２３）する。
＜実施例２＞
＜側壁角度分布の算出＞
測定ポイントを設定し測定対象パターンの側壁角度の分布を得た。
側壁角度の測定ポイント数は片側のエッジに対して５箇所とした。また、各測定ポイントにおける測定領域幅を５０ピクセルとした。実施例１と同様に、ＳＥＭ条件１及びＳＥＭ条件２において各測定領域のエッジのホワイトバンド幅を測定し、ホワイトバンド幅の変化量＝ΔＷを算出した。基準変化量から各測定ポイントでの側壁角度を算出し、角度の分布を評価した。
上述した測定を、通常の直線パターンと、ラフネスが大きいパターンと、に対し行った。
図６Ａ，Ｂにパターンの側壁角度の分布を示す。通常の直線パターンを図６Ａ、ラフネスが大きいパターンを図６Ｂに示す。
図６Ａ，Ｂより、直線パターンの場合は、側壁角度が８６°〜９０°で安定していること、および、ラフネスが大きいパターンの場合は場所によって側壁角度が４５°〜８５°まで変化していることが分かる。
よって、測定ポイントを設定することにより、側壁角度の変動の分布を得ることが出来た。
（第３の実施形態）
以下、本発明の測定方法の第３の実施形態を説明する。
上記第１，２の実施形態では、ＳＥＭ条件１及びＳＥＭ条件２の２種類のＳＥＭ条件を設定した。これら２種類のＳＥＭ条件の間の相違点は、電子ビームの電流値である。そして、この２種類の条件下でのホワイトバンド幅の変化量を測定し、この結果を元に側壁角度を算出した。
一方、第３の実施形態では、ＳＥＭ条件１及びＳＥＭ条件２の間で、電子ビームの電流値を同一とし、これに替わって、二次電子検出器における光電子増倍管の増幅値を相違させる。このような２つ（またはそれ以上）のＳＥＭ条件で、それぞれホワイトバンド幅の変化量を測定し、その結果を元に側壁角度を算出する。
次に二次電子検出器における光電子増倍管の増幅値について具体的に説明する。ＳＥＭは試料から放出された二次電子を検出器で捕集し、シンチレータで光信号に変換し、その光信号を光電子増倍管を用いて電気信号に変換・増幅することで像を形成している。増幅値とは、光電子増倍管のパラメータであり、ＳＥＭ写真画像のコントラストに影響を与える。
一般的に、ＣＤ−ＳＥＭで微細構造体パターンを観察すると、微細構造体パターンのエッジ部分から二次電子が多く放出されるため、エッジ部分が明るく見える。本願明細書では、この明るく見えるエッジ部分をホワイトバンドと呼称する。
パターンのエッジ部分のホワイトバンドの幅は、パターンエッジのテーパー傾きが緩やかになるほど太くなるため、パターンの厚さとホワイトバンド幅から側壁角度をある程度、推定することが可能である。しかしながら、側壁角度がある程度急峻になるとホワイトバンド幅が変わらなくなってしまうことが分かっている。
一方、ＣＤ−ＳＥＭの前記増幅値を変更すると、増幅値に比例して電気信号に変換される信号が増加するので、パターンエッジ部分の明るく見える領域がより大きくなると考えられる。これは、対象物から放出される二次電子の分布は微細構造体の表面近傍の極微少な段差が影響しており、光電子増倍管の増幅値を変更することによりＳＥＭ写真における二次電子に対する感度が変更され、ＳＥＭ写真のコントラストの濃淡が異なることから、ホワイトバンドの幅が変化したものと考えられる。
我々の調査結果により、パターンエッジの側壁角度によって、増幅値に応じてホワイトバンドの幅が変化することが分かっている。本実施形態はこの現象を利用する。
このため、本発明の微細構造体検査方法は、測定対象パターンの側壁角度が７０°以上、より具体的には８０°以上の９０°近傍の急峻な角度を、好適に検査することが出来る。
上記の通り、二次電子検出器における光電子増倍管の増幅値を変動させた２つ（またはそれ以上の）ＳＥＭ条件の間で、ホワイトバンド幅の変動量を測定することで、側壁角度を検査することができる。このとき、ＳＥＭ条件間で、光電子増倍管の増幅値を異なる幅で変化させると、これに伴うホワイトバンド幅の変動量は、異なった結果になる。図１０はこの現象を示す。
図１０に示す４系統の実験では、それぞれ２点のＳＥＭ条件の間でホワイトバンド幅の変動量を測定した。第１系統の実験では、２点のＳＥＭ条件の光電子増倍管の増幅値変動を４２−４０とした（Ｃ４２−４０）。同様に、第２〜４系統の実験では、増幅値変動をそれぞれ４６−４０（Ｃ４６−４０），５０−４０（Ｃ５０−４０），５４−４０（Ｃ５４−４０）とした。従って、第１〜４系統の実験での光電子増倍管増幅値の変化幅は、それぞれ、２，６，１０，１４となる。この条件で、複数種類のパターンを用いて、ホワイトバンド幅の変動量測定を行った。この結果、第１，第２系統の実験では、側壁角度が約７５°〜８８°のパターンを検査しても、ホワイトバンド幅に顕著な変動が見られなかった。これに対して、第３系統の実験では、有意なホワイトバンド幅の変動が観察された。また、第４系統の実験では、さらに、顕著なホワイトバンド幅の変動が観察された。従って、光電子増倍管の増幅値を変動させて検査を行うことが望ましい。
本発明者らは鋭意検討の結果、微細構造パターンの側壁角度は、ＳＥＭ写真撮影時の前記増幅値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅とに、相関があることを見出した。このことから、ＳＥＭ写真撮影時の増幅値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅の値を取得することにより、微細構造パターンの側壁角度を算出することが出来る。
このとき、ＳＥＭ写真の撮影から微細構造パターンの側壁角度を算出することから、測定対象パターンを非破壊で検査することが出来る。
また、ＳＥＭ写真の画像処理を用いて側壁角度を算出することから、測定対象パターンの側壁角度の多点測定が容易であり、ＡＦＭと比してスループットを向上して検査することが出来る。
本実施形態の微細構造体検査方法は、ＳＥＭ条件１及びＳＥＭ条件２が異なる以外は、上記第１の実施形態に係る微細構造体検査方法と同様の工程で行われる。
なお、本実施形態の微細構造体検査方法は、「微細構造パターンの側壁角度は、ＳＥＭ写真撮影時の増幅値と、ＳＥＭ写真のホワイトバンド幅と、相関があること」、を利用する。従って、その検査方法は上記の実施の形態に限定されるものではない。
上記の本実施形態では、光電子増倍管を変化させて、複数のＳＥＭ写真撮影を行った。しかし、増幅値以外の別の測定パラメータを変化させて複数のＳＥＭ写真撮影を行ってもよい。測定パラメータの変化に応じて、その結果計測されたホワイトバンドの幅の変化が観察できれば、この相関した変化を側壁角度の算出に利用できる。
＜実施例３＞
以下、本実施形態の側壁角度測定方法について具体的な実施例を示す。
〈基準変動量の算出〉
側壁角度１°あたりの基準変動量を算出するために、フォトマスク上のＳｐａｃｅパターンを２つ用意した。それぞれのパターンの側壁角度はすでにＡＦＭで測定されており、パターンＡの左エッジが８７°、パターンＢの左エッジが７８°であった。
ＣＤ−ＳＥＭの測定条件は、２条件設定し、それぞれＳＥＭ条件１、ＳＥＭ条件２とした。増幅値はＳＥＭ条件１に比して、ＳＥＭ条件２の方が大きい値とした。
なお、本実施例ではＳＥＭ装置（ヴィステックセミコンダクタシステムズ社製、商品番号：ＬＷＭ９０００ＳＥＭ）を用いた。また、ＳＥＭ条件１における光電子増倍管の増幅値の設定は上記装置において４０であり、ＳＥＭ条件２における光電子増倍管の増幅値の設定は６０とした。
まず、パターンＡに移動し、ＳＥＭ条件１にて画像を取得しホワイトバンド幅を測定したところ、１８．１ｎｍであった。
次に、同じパターンＡにおいて、ＳＥＭ条件２にて画像を取得しホワイトバンド幅を測定したところ、１８．７ｎｍであった。
よって、ホワイトバンド幅のＳＥＭ条件による変化量は０．６ｎｍである。
次にパターンＢに移動し、ＳＥＭ条件１にて画像を取得しホワイトバンド幅を測定したところ、２５．７ｎｍであった。
次に、同じパターンにおいて、ＳＥＭ条件２にて画像を取得しホワイトバンド幅を測定したところ、２８．９ｎｍであった。
よって、ホワイトバンド幅のＳＥＭ条件による変化量は３．２ｎｍである。
パターンＡ、パターンＢの各ＳＥＭ条件でのパターン画像を図７に示す。
また、ホワイトバンドの変化量と側壁角度の関係のグラフを図８に示す。
パターンＡ、Ｂの側壁角度差（８７°−７８°＝９°）とホワイトバンド幅の変化量の差（３．２−０．６＝２．６ｎｍ）から、側壁角度１°あたりの基準変化量を０．２９［ｎｍ／角度］とした。
〈測定対象パターンの側壁角度の算出〉
次に、実際の測定対象である、側壁角度が未知のパターンに移動し、ＳＥＭ条件１及びＳＥＭ条件２で画像を取得し、ホワイトバンド幅を測定した。その結果、ＳＥＭ条件１では２０．６ｎｍ、ＳＥＭ条件２では２２．９ｎｍとなり、変化量は２．３ｎｍであった。
次に、下記式から側壁角度を算出した。
測定対象パターンの側壁角度＝パターンＢの側壁角度＋（△ＷＢ−△Ｗ）／基準変化量
△ＷＢ：パターンＢのホワイトバンド幅の変化量
△Ｗ：測定対象パターンのホワイトバンド幅の変化量
よって、測定対象パターンの側壁角度は、７８°＋（３．２−２．３）／０．２９＝８１．１°となった。
なお、ＡＦＭを使ってこのパターンの側壁角度を測定したところ８１．２°となっており、本実施形態の手法による測定結果とほぼ一致した。
なお、本発明の各実施形態に係る微細構造体検査の機能を実現するためのコンピュータープログラムを作成してもよい。このようなプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。上記プログラムをコンピュータシステムで実行することにより、微細構造体検査の機能を実行してもよい。
なお、上記コンピュータシステムは、オペレーションシステムや、実行に必要なハードウェアを含む。また、上記記録媒体は、磁気ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等を含む。
本発明の一態様に係る微細構造体検査装置、及び方法は、複数のＳＥＭ条件におけるＳＥＭ写真を撮影し、このＳＥＭ写真のホワイトバンド幅から、微細構造パターンの側壁角度を算出することを特徴とする。これによって、様々な形状の微細構造体において、パターンのエッジ部分の側壁角度を、制度よく、非破壊的に、高いスループットで測定できる。

Claims (15)

  1. サンプル微細構造パターンの側壁角度を検査する微細構造体検査方法であって：
    複数のＳＥＭ条件の下で前記サンプル微細構造パターンのＳＥＭ写真を撮像する工程と；
    前記ＳＥＭ写真における前記サンプル微細構造パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を測定する工程と；
    前記複数のＳＥＭ条件間の変化に伴う前記ホワイトバンド幅の変化量に基づいて、前記サンプル微細構造パターンの側壁角度を算出する工程と；
    を備えることを特徴とする微細構造体検査方法。
  2. 請求項１に記載の微細構造体検査方法であって、前記複数のＳＥＭ条件は、互いに異なる電子ビームの電流値を持つ、
    ことを特徴とする微細構造体検査方法。
  3. 請求項１に記載の微細構造体検査方法であって、前記複数のＳＥＭ条件は、互いに異なる光電子増倍管の増幅値を持つ、
    ことを特徴とする微細構造体検査方法。
  4. 請求項１に記載の微細構造体検査方法であって、
    既知の側壁角度を持つ複数の標準微細構造パターンのＳＥＭ写真を撮像し、これによって、単位度数の側壁角度あたりのホワイトバンド幅の変化量である基準変化量を算出する工程を更に備える、
    ことを特徴とする微細構造体検査方法。
  5. 請求項１に記載の微細構造体検査方法であって、
    ＳＥＭシミュレータを用いて、単位度数の側壁角度あたりのホワイトバンド幅の変化量である基準変化量を算出する工程を更に備える、
    ことを特徴とする微細構造体検査方法。
  6. 請求項１に記載の微細構造体検査方法であって、
    前記サンプル微細構造パターンの前記ホワイトバンド幅の変化量が、所定の値よりも小さい場合、電子ビームと試料とを相対的にチルトさせ、ＳＥＭ写真の撮像を繰り返す工程と；
    算出された前記サンプル微細構造パターンの前記側壁角度に対して、チルトさせた角度分に相当する補正を行う工程と；
    を更に備える、ことを特徴とする微細構造体検査方法。
  7. 請求項４に記載の微細構造体検査方法であって、
    前記基準変化量を算出する工程は：
    ２種類のＳＥＭ条件の下で、既知の側壁角度を持つ標準微細構造パターンＡのＳＥＭ写真を撮像し、前記標準微細構造パターンＡのＳＥＭ写真におけるエッジ部位のホワイトバンド幅を測定し、前記２種類のＳＥＭ条件の間の前記標準微細構造パターンＡのホワイトバンド幅の差ΔＷＡを算出し；
    前記２種類のＳＥＭ条件の下で、微細構造パターンＡとは異なる既知の側壁角度を持つ標準微細構造パターンＢのＳＥＭ写真を撮像し、前記標準微細構造パターンＢのＳＥＭ写真におけるエッジ部位のホワイトバンド幅を測定し、前記２種類のＳＥＭ条件の間の標準微細構造パターンＢの前記ホワイトバンド幅の差ΔＷＢを算出し；
    前記基準変化量を、以下の式から算出する、
    基準変化量 ＝ ｜ΔＷＡ−ΔＷＢ｜／｜微細構造パターンＡの側壁角度−微細構造パターンＢの側壁角度｜；
    ことを特徴とする微細構造体検査方法。
  8. 請求項７に記載の微細構造体検査方法であって、
    前記サンプル微細構造パターンの側壁角度を算出する工程は：
    前記２種類のＳＥＭ条件の下で、未知の側壁角度を持つ前記サンプル微細構造パターンのＳＥＭ写真を撮像し、前記サンプル微細構造パターンのＳＥＭ写真におけるエッジ部位のホワイトバンド幅を測定し、前記２種類のＳＥＭ条件の間の前記ホワイトバンド幅の差ΔＷを算出し；
    前記基準変化量、前記パターンＢの側壁角度、前記ΔＷＢ、及び前記ΔＷを用いて、前記微細構造パターンの側壁角度を、以下の式から算出する、
    微細構造パターンの側壁角度 ＝ パターンＢの側壁角度＋（ΔＷＢ−ΔＷ）／ 基準変化量；
    ことを特徴とする微細構造体検査方法。
  9. 請求項１に記載の微細構造体検査方法であって、
    前記微細構造パターンのＳＥＭ写真を撮像する工程において、
    前記ホワイトバンドの長手方向に沿って、所定の幅に渡る測定領域を定め、測定領域内のホワイトバンド幅の分布を測定する、
    ことを特徴とする微細構造体検査方法。
  10. 微細構造パターンの側壁角度を検査する微細構造体検査装置であって：
    測定対象パターンを備えた試料を固定する試料保持機構と；
    複数のＳＥＭ条件の下で前記測定対象パターンのＳＥＭ写真を撮像するＣＤ−ＳＥＭ機構と；
    前記ＳＥＭ写真から前記測定対象パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を取得する画像処理機構と；
    前記測定対象パターンの前記側壁角度を算出する計算機構と；
    を備え、
    前記計算機構は、前記複数のＳＥＭ条件間の変化に伴う前記ホワイトバンド幅の変化量を用いて、前記測定対象パターンの側壁角度を算出する、
    ことを特徴とする微細構造体検査装置。
  11. 請求項１０に記載の微細構造体検査装置であって、前記複数のＳＥＭ条件は、互いに異なる電子ビームの電流値を持つ、
    ことを特徴とする微細構造体検査装置。
  12. 請求項１０に記載の微細構造体検査装置であって、前記複数のＳＥＭ条件は、互いに異なる光電子増倍管の増幅値を持つ、
    ことを特徴とする微細構造体検査装置。
  13. 請求項１０に記載の微細構造体検査装置であって、
    前記試料保持機構は、ＳＥＭ写真撮像時の電子ビームが測定対象パターンに対して入射する相対的角度を変化可能に試料を保持することを特徴とする微細構造体検査装置。
  14. 請求項１０に記載の微細構造体検査装置であって、
    前記計算機構は、単位度数の側壁角度あたりの、前記複数のＳＥＭ条件間の変化に伴うホワイトバンド幅の変化量である基準変化量を算出するＳＥＭシミュレータを更に備えることを特徴とする微細構造体検査装置。
  15. 微細構造パターンの側壁角度を検査する微細構造体検査プログラムであって：
    複数のＳＥＭ条件の下で撮像された前記微細構造パターンのＳＥＭ写真を取得するルーチンと；
    前記ＳＥＭ写真における前記微細構造パターンのエッジ部位のホワイトバンド幅を測定するルーチンと；
    前記複数のＳＥＭ条件間の変化に伴う前記ホワイトバンド幅の変化量を用いて、前記微細構造パターンの側壁角度を算出するルーチンと；
    を備えることを特徴とするプログラム。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5109907B2 (ja) * 2008-09-30 2012-12-26 凸版印刷株式会社 マスク検査方法
JP5533045B2 (ja) * 2010-03-05 2014-06-25 凸版印刷株式会社 微細パターン測定方法及び微細パターン測定装置
JP5549502B2 (ja) * 2010-09-24 2014-07-16 凸版印刷株式会社 パターン画像測定方法及びパターン画像測定装置
JP5813413B2 (ja) * 2011-08-22 2015-11-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ シュリンク前形状推定方法およびｃｄ−ｓｅｍ装置
EP2590204A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-08 FEI Company Charged-particle microscopy
JP5642108B2 (ja) * 2012-04-09 2014-12-17 株式会社アドバンテスト パターン測定方法及びパターン測定装置
CN103065992A (zh) * 2012-12-14 2013-04-24 上海集成电路研发中心有限公司 半导体表面结构侧壁表征方法
TWI494537B (zh) * 2013-01-23 2015-08-01 Hitachi High Tech Corp A pattern measuring method, a device condition setting method of a charged particle beam device, and a charged particle beam device
JP5978162B2 (ja) * 2013-03-29 2016-08-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査方法および欠陥検査装置
US9711327B2 (en) * 2015-07-16 2017-07-18 Applied Materials Israel, Ltd. Method and system for optimizing configurable parameters of inspection tools
JP7565887B2 (ja) 2021-07-29 2024-10-11 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置の撮像画像に係る条件決定方法、装置およびプログラム

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0291504A (ja) * 1988-09-28 1990-03-30 Ricoh Co Ltd 微細パターンの断面プロファイルの検査方法
JPH10170530A (ja) 1996-12-12 1998-06-26 Olympus Optical Co Ltd Ａｆｍカンチレバー及びその製造方法
US6157032A (en) * 1998-11-04 2000-12-05 Schlumberger Technologies, Inc. Sample shape determination by measurement of surface slope with a scanning electron microscope
US7241993B2 (en) * 2000-06-27 2007-07-10 Ebara Corporation Inspection system by charged particle beam and method of manufacturing devices using the system
US6472662B1 (en) * 2000-08-30 2002-10-29 International Business Machines Corporation Automated method for determining several critical dimension properties from scanning electron microscope by using several tilted beam or sample scans
US6522775B2 (en) * 2001-03-28 2003-02-18 Alan C. Nelson Apparatus and method for imaging small objects in a flow stream using optical tomography
JP4094327B2 (ja) * 2002-04-10 2008-06-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ 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
JP4220335B2 (ja) 2003-08-29 2009-02-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ 立体形状測定装置
WO2005008768A2 (en) * 2003-07-11 2005-01-27 Applied Materials Israel, Ltd. A system and method for determining a cross sectional feature of a structural element using a reference structural element
JP4272121B2 (ja) * 2004-06-23 2009-06-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ Ｓｅｍによる立体形状計測方法およびその装置
JP4695857B2 (ja) * 2004-08-25 2011-06-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体検査方法および半導体検査装置
JP2007218711A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Hitachi High-Technologies Corp 電子顕微鏡装置を用いた計測対象パターンの計測方法
EP2062171A4 (en) 2006-09-14 2010-10-06 Veveo Inc METHOD AND SYSTEMS FOR THE DYNAMIC REORGANIZATION OF SEARCH RESULTS IN HIERARCHICALLY ORGANIZED CLAUSE CLUSTERS
CN101003356B (zh) * 2007-01-12 2011-01-05 哈尔滨工业大学 基于原子力显微镜恒高模式的纳米微小结构加工方法
JP4586051B2 (ja) * 2007-08-03 2010-11-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査型電子顕微鏡
JP5109907B2 (ja) * 2008-09-30 2012-12-26 凸版印刷株式会社 マスク検査方法

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