收縮前形狀估計(jì)方法以及cd－sem裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】在用CD－SEM對(duì)于因電子射線(xiàn)照射而收縮的抗蝕劑進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)時(shí)，為了高精度地估計(jì)收縮前的形狀、尺寸，預(yù)先對(duì)于各種圖案，準(zhǔn)備包含電子射線(xiàn)照射前截面形狀數(shù)據(jù)、各種電子射線(xiàn)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(kù)，取得被測(cè)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(kù)進(jìn)行比對(duì)（S103），估計(jì)被測(cè)定圖案的收縮前的形狀和尺寸，并輸出（S104）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】收縮前形狀估計(jì)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(jì)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(yuǎn)紫外線(xiàn))光刻的實(shí)用化進(jìn)展遲緩而需要向下一代延長(zhǎng)壽命，變得能在分辨極限附近進(jìn)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(cè)量實(shí)際轉(zhuǎn)印掩模圖案的圖案，加以修正。由于特別是被稱(chēng)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(cè)長(zhǎng)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(jìn)行的圖案尺寸管理的重要性。
[0004]在使用CD - SEM對(duì)ArF抗蝕劑進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)時(shí)，由于因電子射線(xiàn)照射而使得抗蝕劑收縮，因此在高精度的測(cè)長(zhǎng)中需要正確掌握收縮量。
[0005]另外，抗蝕劑的截面形狀對(duì)于以抗蝕劑為掩模來(lái)進(jìn)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(xì)，則會(huì)使加工尺寸的精度變差。為此，不僅要對(duì)抗蝕劑的寬度尺寸進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)，甚至測(cè)量到抗蝕劑的截面形狀的必要性也提高了。
[0006]作為對(duì)CD - SHM測(cè)長(zhǎng)時(shí)的抗蝕劑的收縮量進(jìn)行估計(jì)的方法，已知專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的方法。這是通過(guò)用CD - SEM對(duì)抗蝕劑圖案寬度進(jìn)行多次測(cè)定來(lái)導(dǎo)出測(cè)定次數(shù)與抗蝕劑圖案寬度的變化量的關(guān)系(收縮曲線(xiàn))，從而算出收縮量的方法。
[0007]關(guān)于使用SEM圖像來(lái)得到截面形狀信息的方法，例如有專(zhuān)利文獻(xiàn)2所示的方法。專(zhuān)利文獻(xiàn)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(píng)價(jià)圖案的SEM像，算出對(duì)估計(jì)被評(píng)價(jià)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(guò)將所述圖像特征量與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)來(lái)算出被評(píng)價(jià)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(kù)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(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:JP特開(kāi)2005 - 57037號(hào)公報(bào)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:JP特開(kāi)2007 - 129059號(hào)公報(bào)
[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(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的方法求取收縮量時(shí)，在今后需要的微細(xì)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(zhuān)利文獻(xiàn)1所示那樣的抗蝕劑圖案的多次的測(cè)定的收縮量估計(jì)方法中，若伴隨抗蝕劑寬度的測(cè)定次數(shù)增加而抗蝕劑與反射防止膜的變形不斷進(jìn)展，則蝕劑高度也不斷發(fā)生變化，因此，出現(xiàn)進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)的抗蝕劑寬度的相對(duì)于抗蝕劑高度的測(cè)定位置也發(fā)生變化這樣的情況，例如，在測(cè)定次數(shù)少時(shí)測(cè)定了抗蝕劑的一半的高度的位置，但隨著測(cè)定次數(shù)增加，變得測(cè)定抗蝕劑的上部例如3/4的高度)，為此，在使用收縮曲線(xiàn)的方法中，可知收縮量的估計(jì)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(cè)量截面形狀。
[0016]在使用專(zhuān)利文獻(xiàn)2等所示的CD - SEM圖像和截面形狀的數(shù)據(jù)庫(kù)的估計(jì)方法中，未考慮⑶一 SEM圖像取得時(shí)的抗蝕劑收縮。成為數(shù)據(jù)庫(kù)的⑶一 SEM圖像由于在圖像取得時(shí)照射電子射線(xiàn)，因此成為收縮后的抗蝕劑形狀，從同樣成為數(shù)據(jù)庫(kù)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(xiàn)前的形狀，即，是收縮前的形狀。這是因?yàn)椋捎诳刮g劑圖案微細(xì)、用CD - SEM觀察的區(qū)域非常小、抗蝕劑不耐電子射線(xiàn)和熱等理由，從而難以直接觀察到用CD - SEM進(jìn)行觀察的區(qū)域的截面形狀。為此可知，在測(cè)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(kù)的CD - SEM圖像與截面形狀并非測(cè)定相同形狀而得到的結(jié)果，因此，難以進(jìn)行精度良好的估計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于，提供能在用CD - SEM測(cè)定由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)行收縮的物質(zhì)所形成的圖案的形狀和尺寸時(shí)高精度估計(jì)所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計(jì)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(qǐng)包含多個(gè)解決上述課題的手段，若舉出其一例，則收縮前形狀估計(jì)方法是在用CD - SEM測(cè)定由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)行收縮的物質(zhì)所形成的圖案的形狀和尺寸時(shí)的所述圖案的收縮前形狀估計(jì)方法，其特征在于，包含:準(zhǔn)備收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的步驟，該收縮數(shù)據(jù)庫(kù)包含:以所述物質(zhì)形成的圖案的電子射線(xiàn)照射前截面形狀數(shù)據(jù)、各種電子射線(xiàn)照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群、各種電子射線(xiàn)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(cè)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(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述被測(cè)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(xiàn)源；載置被測(cè)定樣品的樣品臺(tái)；將從所述電子射線(xiàn)源放出的電子照射到載置于所述樣品臺(tái)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(lái)進(jìn)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(jì)由因電子射線(xiàn)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(kù)，該收縮數(shù)據(jù)庫(kù)包含:以所述物質(zhì)形成的圖案的電子射線(xiàn)照射前截面形狀數(shù)據(jù)；各種電子射線(xiàn)照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群；各種電子射線(xiàn)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(guò)使用收縮數(shù)據(jù)庫(kù)，能在用⑶一 SEM測(cè)定由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)行收縮的物質(zhì)所形成的圖案的形狀和尺寸時(shí)高精度估計(jì)所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計(jì)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(guò)以下的實(shí)施方式的說(shuō)明得到進(jìn)一步明確。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的收縮前形狀估計(jì)方法的流程圖。
[0026]圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)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(shí)施例所涉及的⑶一 SEM裝置中的收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的說(shuō)明圖。
[0028]圖3B是圖3A所示的收縮數(shù)據(jù)庫(kù)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(shuō)明圖。
[0029]圖4是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的收縮前形狀估計(jì)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(shí)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(xiàn)的圖。
[0034]圖6A是在本發(fā)明的第1實(shí)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(cè)長(zhǎng)值的測(cè)定次數(shù)依賴(lài)性的圖。
[0036]圖7是本發(fā)明的第2實(shí)施例所涉及的收縮前形狀估計(jì)方法的流程圖。
[0037]圖8是本發(fā)明的第3實(shí)施例所涉及的收縮前形狀估計(jì)方法的流程圖。
[0038]圖9是本發(fā)明的第1實(shí)施例所涉及的⑶一 SEM裝置中的輸出畫(huà)面的一例。
[0039]圖10是本發(fā)明的第2實(shí)施例所涉及的⑶一 SEM裝置中的輸出畫(huà)面的一例。
[0040]圖11是本發(fā)明的第3實(shí)施例所涉及的⑶一 SEM裝置中的輸出畫(huà)面的一例。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面，基于附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0042]實(shí)施例1
[0043]圖2是本實(shí)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(guò)光圈204來(lái)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(xiàn)圈控制部215控制的偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈205，對(duì)樣本207上進(jìn)行掃描。樣本207固定在載臺(tái)208上，載臺(tái)208由載臺(tái)控制部218來(lái)控制移動(dòng)，能對(duì)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(cè)器221檢測(cè)，被A/D變換器222變換為數(shù)字信號(hào)，容納在控制處理部230內(nèi)的存儲(chǔ)器232中，由CPU231進(jìn)行與目的相應(yīng)的圖像處理，例如進(jìn)行線(xiàn)分布圖的取得等。
[0046]控制處理部230由CPU231和存儲(chǔ)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(xiàn)圈控制部215、物鏡控制部216、載臺(tái)控制部218的各控制部，設(shè)定一次電子射線(xiàn)202的加速電壓、電流、掃描速度、掃描次數(shù)、倍率等任意的測(cè)定條件和樣本207上的測(cè)定部位，并且所述測(cè)定條件和所述測(cè)定部位與基于測(cè)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(chǔ)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(lái)進(jìn)行前述的各部位的控制。另外，前述的測(cè)定條件和測(cè)定部位的設(shè)定也能介由數(shù)據(jù)輸入輸出部233來(lái)進(jìn)行。另外，通過(guò)控制處理部230進(jìn)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(hào)成為與掃描位置對(duì)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(duì)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(xiàn)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(kù)240以預(yù)先測(cè)定的由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)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(duì)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(jì)收縮前的圖案形狀中使用的數(shù)據(jù)庫(kù)。詳細(xì)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(kù)240圖示為與解析處理部230分開(kāi)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(huì)改變效果。
[0049]能通過(guò)以收縮數(shù)據(jù)庫(kù)240為基礎(chǔ)，使用控制處理部230的CPU231來(lái)對(duì)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(jìn)行解析處理，來(lái)根據(jù)⑶一 SEM圖像估計(jì)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(guò)從數(shù)據(jù)輸入輸出部233的輸入來(lái)進(jìn)行指定。
[0050]在由CD —SEM進(jìn)行的圖案形狀測(cè)定時(shí)，無(wú)法避免向形成于樣本上的圖案的電子射線(xiàn)照射。為此，由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)行收縮的材料形成的圖案的CD - SEM圖像成為測(cè)定已收縮后的形狀的結(jié)果。與此相對(duì),通過(guò)使用收縮數(shù)據(jù)庫(kù)240來(lái)解析收縮后的CD - SEM圖像，能估計(jì)收縮前的形狀和尺寸。由此，能提供能估計(jì)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(kù)的解析處理時(shí)，利用由圖2的⑶一 SEM裝置1次或多次對(duì)樣本上的圖案的任意的部位進(jìn)行測(cè)定而得到的⑶一 SEM圖像。通過(guò)將包含所述⑶一 SEM圖像取得的測(cè)定條件在內(nèi)的序列作為訣竅(recipe)容納在存儲(chǔ)器232中，能遵循所述訣竅的內(nèi)容來(lái)進(jìn)行測(cè)定。另外，在所述訣竅中，并不限于前述的任意的部位的測(cè)定，還能設(shè)定多個(gè)部位的測(cè)定等任意的測(cè)定條件序列。
[0052]接下來(lái)，基于圖1來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例的流程。這是測(cè)定在半導(dǎo)體基板上由ArF用的抗蝕劑來(lái)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(jì)尺寸等與樣本相關(guān)的信息，但也可僅輸入能輸入的項(xiàng)目。裝置信息是電子射線(xiàn)的加速電壓、電流、掃描方法、測(cè)定倍率等的測(cè)定條件。
[0054]接下來(lái)，基于以裝置信息而輸入的測(cè)定條件，由⑶一 SEM取得被測(cè)定圖案的⑶一SEM圖像群(步驟S102)。ArF抗蝕劑因⑶一 SEM測(cè)定而進(jìn)行收縮，因此，若對(duì)被測(cè)定圖案的同一部位進(jìn)行多次CD - SEM測(cè)定來(lái)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(cè)定條件，將電子射線(xiàn)的能量設(shè)為500V，將電流設(shè)為8pA，將倍率設(shè)為20萬(wàn)倍，將電子射線(xiàn)照射次數(shù)設(shè)為4次、8次、16次、32次、64次，取得累積各個(gè)電子射線(xiàn)照射次數(shù)的圖像。
[0056]該多個(gè)⑶一 SEM測(cè)定的測(cè)定條件期望是包含在創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)取得的⑶一SEM測(cè)定條件中的條件。從取得的多個(gè)CD - SEM圖像中分別取得線(xiàn)分布圖等的圖像的特征量。
[0057]接下來(lái)，對(duì)預(yù)先創(chuàng)建的收縮數(shù)據(jù)庫(kù)和在步驟S102取得的多個(gè)⑶一 SEM圖像進(jìn)行圖案匹配(比對(duì))處理(步驟S103)。也可以針對(duì)根據(jù)步驟S102中取得的多個(gè)⑶一 SEM圖像而得到的線(xiàn)分布圖等的圖像特征量、和收縮數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行圖案匹配處理。
[0058]在圖案匹配處理中，例如能通過(guò)將被測(cè)定圖案的⑶一 SEM圖像群或其特征量與收縮數(shù)據(jù)庫(kù)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(lái)估計(jì)被測(cè)定圖案的收縮前的形狀和尺寸。
[0059]將通過(guò)匹配處理得到的被測(cè)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(jìn)行圖像顯示，作為圖案的尺寸，能響應(yīng)操作人員的請(qǐng)求而輸出顯示抗蝕劑的高度、相對(duì)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(huà)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(cè)定圖案的⑶一SEM圖像對(duì)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(gè)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(gè)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(lái)進(jìn)行顯示。
[0061]在測(cè)長(zhǎng)值顯示(905)中，進(jìn)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(guò)將抗蝕劑寬度的測(cè)長(zhǎng)位置輸入到相對(duì)于抗蝕劑高度的比例的指定部位(907)，來(lái)輸出相對(duì)于希望測(cè)量長(zhǎng)度的抗蝕劑高度的寬度的值?？刮g劑寬度的測(cè)長(zhǎng)位置并不限于3處。為了易于理解測(cè)定位置，也可以配合測(cè)長(zhǎng)位置的示意圖(904)來(lái)進(jìn)行顯示。
[0062]通過(guò)以上的流程，能估計(jì)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(lái)，使用圖3A、圖3B來(lái)說(shuō)明收縮數(shù)據(jù)庫(kù)。圖3A是表示收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)成的示例的圖。收縮數(shù)據(jù)庫(kù)(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(xiàn)照射前截面形狀(313)、各種電子射線(xiàn)照射條件的截面形狀(314)、各種電子射線(xiàn)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(xiàn)照射量與收縮引起的形狀變化量的關(guān)系進(jìn)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(jìn)行模型化的產(chǎn)物，能根據(jù)⑶一 SEM圖像來(lái)估計(jì)截面形狀。通過(guò)使用該模型(316)，對(duì)未包含于數(shù)據(jù)群(312)的電子射線(xiàn)照射條件和抗蝕劑形狀也能估計(jì)收縮前的截面形狀和尺寸。
[0066]在本實(shí)施例中，作為數(shù)據(jù)群的構(gòu)成要素，以電子射線(xiàn)照射前截面形狀、各種電子射線(xiàn)照射條件的截面形狀、各種電子射線(xiàn)照射條件的CD - SEM圖像為例進(jìn)行表示，但加入其它數(shù)據(jù)也沒(méi)關(guān)系。[0067]另外，在本實(shí)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(gè)模型為例進(jìn)行表示，但模型并不限于此。
[0068]圖3B是表示收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建流程的示例的圖。在收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建時(shí)，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(gè)或多個(gè)不同的形狀，作為各種材料，成為ArF用抗蝕劑等。
[0069]對(duì)于步驟S301中準(zhǔn)備的圖案，通過(guò)例如圖案截面的STEM觀察來(lái)取得電子射線(xiàn)照射前的截面形狀的數(shù)據(jù)(步驟S302)。
[0070]另外，對(duì)于步驟S301中準(zhǔn)備的圖案，取得各種電子射線(xiàn)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(xiàn)分布圖等的圖像特征量。電子射線(xiàn)照射條件例如設(shè)為電子射線(xiàn)照射能量500V、電子射線(xiàn)電流8pA、倍率20萬(wàn)倍，將電子射線(xiàn)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(xiàn)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(lái)作為數(shù)據(jù)。電子射線(xiàn)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(jìn)行了電子射線(xiàn)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(cè)定部位一致，但只要電子射線(xiàn)的照射條件相同，則也不一定非要步驟S304和步驟S303的測(cè)定部位一致。觀察步驟S304中進(jìn)行了 CD - SEM測(cè)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(guò)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(xiàn)照射量不同的收縮后的圖案的截面形狀，來(lái)定量地解析電子射線(xiàn)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(jìn)行了模型化的產(chǎn)物，例如，若有電子射線(xiàn)照射條件和成為初始值的形狀數(shù)據(jù)，則不僅能估計(jì)CD - SEM觀察后的截面形狀和尺寸，還能估計(jì)在CD - SEM中不能測(cè)定的收縮前的截面形狀和尺寸。
[0073]通過(guò)定量解析步驟S304中得到的電子射線(xiàn)照射量不同的⑶一 SEM圖像以及線(xiàn)分布圖等特征量、和步驟S303中得到的與步驟S304對(duì)應(yīng)的電子射線(xiàn)照射量的圖案的截面形狀，來(lái)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(lái)估計(jì)對(duì)應(yīng)的CD - SEM圖像測(cè)定條件下的截面形狀(收縮后的截面形狀)。
[0074]通過(guò)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(xiàn)照射條件與步驟S305的收縮模型適配，能估計(jì)圖案的收縮前的形狀和尺寸。
[0075]在本實(shí)施例中，作為構(gòu)成收縮數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)模型為例進(jìn)行表示，但模型并不限于此。
[0076]另外，在本實(shí)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(cè)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(lái)，使用圖4的流程和圖5的示意圖來(lái)說(shuō)明收縮數(shù)據(jù)庫(kù)制作中的CD - SEM觀察部位的圖案的截面形狀觀察方法。本實(shí)施例是通過(guò)使用聚焦離子束(FIB)的微采樣來(lái)給出CD — SEM觀察部位的圖案截面，使用STEM的Z對(duì)比度模式來(lái)進(jìn)行觀察的示例。
[0078]首先，使用圖4來(lái)說(shuō)明流程。首先，進(jìn)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(wàn)倍，則電子射線(xiàn)照射約700nm方形的區(qū)域。首先，得到觀察倍率20萬(wàn)倍、電子射線(xiàn)照射能量500V、照射電流8pA照射16次照射的像。
[0079]之后，通過(guò)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(shí)，為了防止來(lái)自表面的損傷，一般形成保護(hù)膜。在抗蝕劑圖案上直接成膜碳或抗蝕劑等的有機(jī)材料系的保護(hù)膜的情況下，由于抗蝕劑圖案和保護(hù)膜哪個(gè)都由輕元素構(gòu)成，因此在STEM的Z對(duì)比度像中成為大致相同程度的對(duì)比度，兩者的邊界變得不明了。于是，在形成保護(hù)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(duì)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(jìn)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(shí)，確認(rèn)了:雖然與300°C下成膜的膜相比雜質(zhì)量多，但在STEM — Z對(duì)比度模式下得到的像的對(duì)比度比相對(duì)于抗蝕劑或碳保護(hù)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(jìn)行被稱(chēng)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(huì)給抗蝕劑帶來(lái)熱損傷。
[0082]接下來(lái)，作為FIB加工時(shí)的第一保護(hù)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(hù)膜成膜時(shí)(步驟S404)保護(hù)抗蝕劑圖案的膜厚到能確認(rèn)加工圖案部位程`度的膜厚。例如設(shè)為150nm。
[0083]接下來(lái)，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(hù)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(jìn)行成膜。此時(shí)，也可以用FIB加工出線(xiàn)等的記號(hào)，從而能在成膜的鎢膜上特定⑶一 SEM觀察部位。
[0084]接下來(lái)，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(duì)一地對(duì)應(yīng)。
[0085]另外，若以包含⑶一SEM觀察部位(本實(shí)施例中為700nm)和⑶一SEM未觀察部位這兩者的區(qū)域來(lái)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(xiàn)的區(qū)域?yàn)榧s700nm方形，相對(duì)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(lái)切削樣品，因此一般來(lái)說(shuō)，損傷從加工表面(這種情況下為抗蝕劑截面)進(jìn)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(rèn)為FIB加工帶來(lái)的損傷的影響不會(huì)成為問(wèn)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(guò)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(huì)產(chǎn)生誤差，因此期望到500nm程度為止的膜厚。
[0089]接下來(lái)，在STEM的Z對(duì)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(duì)比度像(步驟S406)。STEM的Z對(duì)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(duì)比度依賴(lài)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(jìn)行觀察，因此能實(shí)現(xiàn)精度高的抗蝕劑形狀的測(cè)定。
[0090]在抗蝕劑圖案上直接成膜碳或抗蝕劑等有機(jī)材料系的保護(hù)膜的情況下，由于抗蝕劑圖案和保護(hù)膜哪一者都由輕元素構(gòu)成，因此在Z對(duì)比度像中會(huì)成為大致相同程度的對(duì)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(duì)比度的抗蝕劑的輪廓線(xiàn)。
[0091]截面TEM觀察與CD - SEM相同，都是對(duì)樣品照射電子射線(xiàn)來(lái)進(jìn)行測(cè)定的方法，但由于與CD - SEM相比，觀察時(shí)的加速電壓高、觀察樣品的膜厚是電子射線(xiàn)透射的厚度(例如200nm程度)，因此TEM觀察時(shí)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(huì)發(fā)生CD - SEM觀察時(shí)那樣的抗蝕劑收縮的優(yōu)點(diǎn)。[0092]接下來(lái)，根據(jù)步驟S406中得到的截面的STEM — Z對(duì)比度像，提取抗蝕劑的輪廓線(xiàn)，并將其二維數(shù)據(jù)化(步驟S407 )。由于在抗蝕劑與保護(hù)膜的邊界形成高對(duì)比度的邊界膜(Hf02)，因此，能通過(guò)將圖像2值化，對(duì)邊界膜循跡，來(lái)提取輪廓線(xiàn)。在輪廓線(xiàn)的提取在內(nèi)，也可以使用各種程序和軟件。
[0093]通過(guò)以上的實(shí)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(kù)。
[0094]在本實(shí)施例中，示出了步驟S401中在1個(gè)電子射線(xiàn)照射條件下對(duì)一個(gè)部位進(jìn)行電子射線(xiàn)照射的示例，但將在1個(gè)電子射線(xiàn)照射條件下觀察多個(gè)部位或者在多個(gè)不同的電子射線(xiàn)照射條件下觀察多個(gè)部位的區(qū)域加工成1個(gè)或多個(gè)STEM樣品也沒(méi)關(guān)系。根據(jù)該方法，由于還能在1個(gè)樣品內(nèi)對(duì)多個(gè)電子射線(xiàn)照射條件的形狀進(jìn)行STEM觀察，因此能謀求作業(yè)時(shí)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(shí)現(xiàn)沒(méi)有樣品間偏差影響的精度更高的測(cè)定。
[0095]在本實(shí)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(duì)比度像中得到與抗蝕劑的對(duì)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(shí)施例中，作為第一保護(hù)膜使用碳膜，但代替碳膜而使用抗蝕劑或A1203等在STCM的Z對(duì)比度像中能得到與抗蝕劑相同程度的對(duì)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(lái)?yè)p傷的方法就都能應(yīng)用。
[0097]接下來(lái)，利用使用了圖5的STEM的截面觀察的示意圖來(lái)對(duì)本實(shí)施例的截面觀察方法進(jìn)行補(bǔ)足說(shuō)明。圖5A是表示抗蝕劑樣本510中的電子射線(xiàn)照射區(qū)域511、512、513、和通過(guò)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(xiàn)未照射區(qū)域514垂直的方向上。
[0098]電子射線(xiàn)照射條件是將觀察倍率設(shè)為20萬(wàn)倍，在電子射線(xiàn)照射能量500V下，對(duì)電子射線(xiàn)照射區(qū)域511、512、513的電子射線(xiàn)照射次數(shù)設(shè)為64次、2次、16次。電子射線(xiàn)照射區(qū)域的大小為約700nm方形，電子射線(xiàn)照射區(qū)域511與512、512與513的間隔為500nm。在電子射線(xiàn)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(rèn)位置。電子射線(xiàn)照射條件并不限于本實(shí)施例。照射部位的數(shù)目、配置、大小也收斂于用FIB進(jìn)行加工的STEM樣品內(nèi)地設(shè)定即可。
[0099]對(duì)包含電子射線(xiàn)照射區(qū)域511、512、513和電子射線(xiàn)未照射區(qū)域514的區(qū)域進(jìn)行FIB加工來(lái)制作STEM觀察樣品515，由此能在1個(gè)STEM樣品內(nèi)觀察不同的電子射線(xiàn)照射條件下的區(qū)域和電子射線(xiàn)未照射區(qū)域。
[0100]圖5B和圖5C是STEM —Z對(duì)比度像的示意圖。電子射線(xiàn)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(xiàn)照射區(qū)域511的截面與521對(duì)應(yīng)，電子射線(xiàn)照射區(qū)域512的截面與522對(duì)應(yīng)，電子射線(xiàn)照射區(qū)域513的截面與523對(duì)應(yīng)。
[0101]由于Z對(duì)比度像能在依賴(lài)于原子序數(shù)(Z)的對(duì)比度下得到，原子序數(shù)接近的碳蒸鍍膜(碳保護(hù)膜)531、與抗蝕劑530的對(duì)比度差較小。與此相對(duì)，由于邊界膜(Hf02) 532由原子序數(shù)大于抗蝕劑530和碳保護(hù)膜531的元素構(gòu)成，因此能在高對(duì)比度(白)下進(jìn)行觀察。如此，通過(guò)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(xiàn)。
[0102] 圖5C是放大圖5B的放大區(qū)域525的圖。電子射線(xiàn)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(xì)形狀。另外，抗蝕劑530下部的反射防止膜533也在電子射線(xiàn)照射區(qū)域(與521對(duì)應(yīng))收縮。另外，在本實(shí)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(zhǎng)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(xiàn)照射而變形，因此僅通過(guò)收縮曲線(xiàn)的外插，難以進(jìn)行收縮前形狀的精度高的估計(jì)，從而，在收縮前形狀的估計(jì)中，必須調(diào)查CD — SEM圖像與截面形狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系，必須調(diào)查電子射線(xiàn)照射引起的收縮形狀的變化。根據(jù)本實(shí)施例，由于能無(wú)損傷地觀察用CD - SEM進(jìn)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(kù)。
[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(xiàn)540的示例。通過(guò)提取抗蝕劑形狀作為x、Y的二維數(shù)據(jù)，能進(jìn)行抗蝕劑形狀的定量的評(píng)價(jià)，能形成收縮數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0105]圖6Α、圖6Β示出了應(yīng)用本實(shí)施例的截面形狀觀察方法來(lái)調(diào)查抗蝕劑形狀測(cè)長(zhǎng)值的測(cè)定次數(shù)依賴(lài)性的示例。圖6Α是抗蝕劑截面形狀的示意圖，圖6Β是測(cè)長(zhǎng)值的測(cè)定次數(shù)依賴(lài)性的圖表。分別以〇612、^ 613、Λ 614示出針對(duì)抗蝕劑圖案601的上部602、中部603、下部604各位置的相對(duì)于抗蝕劑寬度的測(cè)長(zhǎng)值的測(cè)定次數(shù)的變化。如此，由于能進(jìn)行截面形狀的定量的評(píng)價(jià)，因此測(cè)長(zhǎng)值與測(cè)定次數(shù)(電子射線(xiàn)照射量)的關(guān)系能以函數(shù)來(lái)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(lái)表征與測(cè)定次數(shù)(電子射線(xiàn)照射量)的關(guān)系。能通過(guò)以這些函數(shù)表征的關(guān)系來(lái)構(gòu)成收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的收縮模型。
[0106]通過(guò)上述方法創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫(kù)，使用圖2所示的CD - SEM裝置來(lái)估計(jì)抗蝕劑圖案的收縮前形狀，比較估計(jì)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(jìn)行干式蝕刻時(shí)的基底的圖案形狀，其結(jié)果能得到良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0107]以上，根據(jù)本實(shí)施例，提供通過(guò)使用收縮數(shù)據(jù)庫(kù)，能在用⑶一 SEM測(cè)定由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)行收縮的物質(zhì)形成的圖案的形狀和尺寸時(shí)高精度地估計(jì)所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計(jì)方法以及CD - SEM裝置。
[0108]實(shí)施例2
[0109]接下來(lái)，基于圖7以及圖10來(lái)說(shuō)明第2實(shí)施例。這是對(duì)通過(guò)ArF用的抗蝕劑形成在半導(dǎo)體基板上的任意的圖案進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)定的示例。另外，實(shí)施例1中記載但本實(shí)施例中未記載的事項(xiàng)只要沒(méi)有特殊情況，也能應(yīng)用在本實(shí)施例中。
[0110]圖7是本實(shí)施例所涉及的收縮前形狀估計(jì)方法的流程圖。首先，得到成為初始值的被測(cè)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(jì)尺寸等與樣本相關(guān)的信息，但只要輸入能輸入的項(xiàng)目即可。裝置信息是電子射線(xiàn)的加速電壓、電流、掃描方法、測(cè)定倍率等測(cè)定條件。
[0111]接下來(lái)，基于在裝置信息輸入的測(cè)定條件，用CD - SEM首先取得作為初始值來(lái)利用的被測(cè)定圖案的⑶一 SEM圖像群(步驟S112)。由于ArF抗蝕劑因⑶一 SEM測(cè)定而進(jìn)行收縮，因此，若對(duì)被測(cè)定圖案的同一部位進(jìn)行多次CD - SEM測(cè)定來(lái)取得多張圖像，就會(huì)得到收縮量不同的多張CD - SEM圖像。例如，設(shè)定測(cè)定條件，將電子射線(xiàn)的能量設(shè)為500V，將電流設(shè)為8pA，將倍率設(shè)為20萬(wàn)倍，將電子射線(xiàn)照射次數(shù)設(shè)為4次、8次、16次、32次、64次，取得累積各個(gè)電子射線(xiàn)照射次數(shù)的圖像。
[0112]該多個(gè)CD - SEM測(cè)定的測(cè)定條件期望是包含在創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)取得的CD —SEM測(cè)定條件中的條件。從取得的多個(gè)CD - SEM圖像中分別取得線(xiàn)分布圖等圖像的特征量。CD - SEM圖像和線(xiàn)分布圖容納在存儲(chǔ)器中。
[0113]接下來(lái)，對(duì)預(yù)先創(chuàng)建的收縮數(shù)據(jù)庫(kù)和步驟S112中取得的多個(gè)⑶一 SEM圖像進(jìn)行圖案匹配處理(步驟S113 )。也可以對(duì)從步驟S112取得的多個(gè)⑶一 SEM圖像中得到的線(xiàn)分布圖等的圖像特征量、和收縮數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行圖案匹配處理。在圖案匹配處理中，例如通過(guò)將被測(cè)定圖案的CD - SEM圖像群或其特征量與收縮數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)被測(cè)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(jìn)行圖像顯示，作為圖案的尺寸，能響應(yīng)操作人員的請(qǐng)求而輸出顯示抗蝕劑的高度、相對(duì)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(guò)圖案匹配得到的被測(cè)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(lái)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(jìn)行精度良好的估計(jì)。
[0115]接下來(lái)，使載臺(tái)移動(dòng)到與步驟S112的被測(cè)定圖案不同的位置的被測(cè)定圖案(步驟
S115)。在步驟S115中，由于從步驟S112測(cè)定的圖案移動(dòng)到另外的被測(cè)定圖案即可，因此也可以不使用載臺(tái)移動(dòng)而使用射束偏轉(zhuǎn)。另外，只要是通過(guò)與步驟S112中測(cè)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(lái)，取得1張與步驟S112不同的位置的被測(cè)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(xiàn)分布圖等的圖像的特征量，將⑶一 SEM圖像和線(xiàn)分布圖容納在存儲(chǔ)器中。測(cè)定條件例如將電子射線(xiàn)的能量設(shè)為500V，將電流設(shè)為8pA，將倍率設(shè)為20萬(wàn)倍，將電子射線(xiàn)照射次數(shù)設(shè)為16次，但也可以應(yīng)用另外的測(cè)定條件。
[0117]對(duì)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(kù)進(jìn)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(guò)匹配處理得到的被測(cè)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(lái)進(jìn)行圖像顯示，作為圖案的尺寸，能響應(yīng)于操作人員的請(qǐng)求而輸出顯示抗蝕劑的高度、相對(duì)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(jìn)行判斷，是使測(cè)定結(jié)束、還是繼續(xù)，在測(cè)定多個(gè)被測(cè)定圖案的情況下，反復(fù)S115到S118的各步驟，來(lái)輸出多個(gè)被測(cè)定圖案的收縮前的形狀和尺寸。被測(cè)定圖案的數(shù)目(反復(fù)次數(shù))和測(cè)定部位的位置指定也可以在步驟S111輸入，或者作為測(cè)定條件的序列而進(jìn)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(cè)定圖案的⑶一 SEM圖像也能在步驟S117中充分地進(jìn)行與收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的匹配，因此能謀求測(cè)定時(shí)間的縮短。
[0121]在步驟S116中，為了測(cè)定時(shí)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(xiàn)照射次數(shù)不同的多張⑶一 SEM圖像也沒(méi)關(guān)系。由此，雖然測(cè)定時(shí)間變長(zhǎng)，但能在步驟S117中進(jìn)行更高精度的收縮前形狀和尺寸的估計(jì)。
[0122]圖10示出顯示畫(huà)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(cè)定圖案的CD — SEM圖像對(duì)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(gè)收縮后的圖案形狀，但顯示方法并不限于此，也可以分別個(gè)別地顯示圖案形狀。另外，圖案形狀可以進(jìn)行三維顯示，也可以以二維顯示和三維顯示兩者進(jìn)行顯示。
[0123]在初始值的測(cè)長(zhǎng)值顯示(925)中，進(jìn)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(guò)將抗蝕劑寬度的測(cè)長(zhǎng)位置輸入到相對(duì)于抗蝕劑高度的比例的指定部位(907)，能輸出相對(duì)于希望測(cè)長(zhǎng)的抗蝕劑高度的寬度的值。抗蝕劑寬度的測(cè)長(zhǎng)位置并不限于3處。為了易于理解測(cè)定位置，也可以與測(cè)長(zhǎng)位置的示意圖(904) —起顯示。
[0124]在多個(gè)被測(cè)定圖案的數(shù)據(jù)中，在測(cè)長(zhǎng)部位指定顯示(911)中指定進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)的芯片和部位。也可以在晶片圖(912)上指定位置，或者輸入測(cè)長(zhǎng)部位坐標(biāo)(913)。晶片圖上的位置和坐標(biāo)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(cè)長(zhǎng)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(cè)定位置，也可以用箭頭表示測(cè)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(jìn)行顯示。在步驟S116中取得電子射線(xiàn)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(jìn)行顯示。
[0126]在測(cè)長(zhǎng)值顯示(905)中，進(jìn)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(guò)將抗蝕劑寬度的測(cè)長(zhǎng)位置輸入到相對(duì)于抗蝕劑高度的比例的指定部位(907)，能輸出相對(duì)于希望測(cè)長(zhǎng)的抗蝕劑高度的抗蝕劑寬度?？刮g劑寬度的測(cè)長(zhǎng)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(duì)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(guò)上述方法創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫(kù)，使用圖2所示的⑶一 SEM裝置來(lái)估計(jì)抗蝕劑圖案的收縮前形狀，比較估計(jì)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(jìn)行干式蝕刻時(shí)的基底的圖案形狀，其結(jié)果，能得到良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0128]以上，根據(jù)本實(shí)施例，能提供通過(guò)使用收縮數(shù)據(jù)庫(kù)，能在用⑶一 SEM測(cè)定由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)行收縮的物質(zhì)形成的圖案的形狀和尺寸時(shí)高精度地估計(jì)所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計(jì)方法以及⑶一 SEM裝置。另外，通過(guò)使用樣本信息的初始值，能謀求測(cè)定時(shí)間的縮短。
[0129]實(shí)施例3
[0130]接下來(lái)，基于圖8以及圖11來(lái)說(shuō)明第3實(shí)施例。這是對(duì)通過(guò)ArF用的抗蝕劑而形成在半導(dǎo)體基板上的任意的圖案進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)定的示例。另外，實(shí)施例1或2中記載而本實(shí)施例中未記載的事項(xiàng)只要沒(méi)有特殊情況也都能應(yīng)用在本實(shí)施例中。
[0131]圖8是本實(shí)施例所涉及的收縮前形狀估計(jì)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(xiàn)的加速電壓、電流、掃描方法、測(cè)定倍率等測(cè)定條件。
[0132]接下來(lái)，輸入成為被測(cè)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(jì)尺寸等與樣本相關(guān)的信息。輸入從模擬器等得到的被測(cè)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(lái)，基于在裝置信息中輸入的測(cè)定條件，通過(guò)⑶一 SEM來(lái)取得1張被測(cè)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(xiàn)分布圖等的圖像的特征量，將CD - SEM圖像和線(xiàn)分布圖容納在存儲(chǔ)器中。測(cè)定條件例如將電子射線(xiàn)的能量設(shè)為500V，將電流設(shè)為8pA，將倍率設(shè)為20萬(wàn)倍，將電子射線(xiàn)照射次數(shù)設(shè)為16次，但也可以應(yīng)用另外的測(cè)定條件。
[0134]對(duì)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(kù)進(jìn)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(duì)于初始值的偏離的處理。
[0135]在圖案匹配處理中，例如能通過(guò)將被測(cè)定圖案的⑶一 SEM圖像群或其特征量與收縮數(shù)據(jù)庫(kù)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(lái)估計(jì)被測(cè)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(jìn)行圖像顯示，作為圖案的尺寸，能響應(yīng)操作人員的請(qǐng)求而輸出顯示抗蝕劑的高度、相對(duì)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(jìn)行判斷，是使測(cè)定結(jié)束還是繼續(xù)，在測(cè)定多個(gè)被測(cè)定圖案的情況下，反復(fù)S123到S125的各步驟，來(lái)輸出多個(gè)被測(cè)定圖案的收縮前的形狀和尺寸。被測(cè)定圖案的數(shù)目(反復(fù)次數(shù))和測(cè)定部位的位置指定也可以在步驟S121中輸入，或者作為測(cè)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(cè)定圖案的⑶一 SEM圖像，也能在步驟S124中充分地進(jìn)行與收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的匹配，因此，能謀求測(cè)定時(shí)間的縮短。
[0139]在圖11示出輸出畫(huà)面的示例。在多個(gè)被測(cè)定圖案的數(shù)據(jù)中，在測(cè)長(zhǎng)部位指定顯示(911)中指定希望進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)的部位。也可以在晶片圖(912)上指定位置，或者輸入測(cè)長(zhǎng)部位坐標(biāo)(913)。設(shè)定為:若晶片圖上的位置和坐標(biāo)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(cè)定位置，也可以用箭頭表示測(cè)定位置。圖案形狀也可以進(jìn)行三維顯示，也可以以二維顯示和三維顯示兩者進(jìn)行顯示。
[0141]在測(cè)長(zhǎng)值顯示(905)，進(jìn)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(guò)將抗蝕劑寬度的測(cè)長(zhǎng)位置輸入到相對(duì)于抗蝕劑高度的比例的指定部位(907)，能輸出相對(duì)于希望進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)的抗蝕劑高度的抗蝕劑寬度?？刮g劑寬度的測(cè)長(zhǎng)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(duì)的數(shù)值進(jìn)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(guò)上述方法來(lái)創(chuàng)建收縮數(shù)據(jù)庫(kù)，使用圖2所示的⑶一 SEM裝置來(lái)估計(jì)抗蝕劑圖案的收縮前形狀，比較估計(jì)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(jìn)行干式蝕刻時(shí)的基底的圖案形狀，其結(jié)果，能得到良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0143]以上，根據(jù)本實(shí)施例，能提供通過(guò)使用收縮數(shù)據(jù)庫(kù)，能在用CD - SEM來(lái)測(cè)定由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)行收縮的物質(zhì)形成的圖案的形狀和尺寸時(shí)高精度地估計(jì)所述圖案收縮前的圖案尺寸的收縮前形狀估計(jì)方法以及CD — SEM裝置。另外，通過(guò)使用樣本信息的初始值，能謀求測(cè)定時(shí)間的縮短。
[0144]另外，本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施例，還包含各種變形例。例如，上述的實(shí)施例為了易于理解地說(shuō)明本發(fā)明而進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但不一定非要限定在具備說(shuō)明的全部構(gòu)成的實(shí)施例。另外，能將某實(shí)施例的構(gòu)成的一部分與其它實(shí)施例的構(gòu)成置換，另外，還能在實(shí)施例的構(gòu)成加入其它實(shí)施例的構(gòu)成。另外，對(duì)于各實(shí)施例的構(gòu)成的一部，都能進(jìn)行其它構(gòu)成的追加、削除、置換。
[0145]符號(hào)的說(shuō)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(xiàn)圈
[0151]206 物鏡
[0152]207 樣本
[0153]208樣本載臺(tái)
[0154]220 二次電子
[0155]221 二次電子檢測(cè)器
[0156]222 A/D 變換器[0157]510 樣本
[0158]311收縮數(shù)據(jù)庫(kù)
[0159]312數(shù)據(jù)群
[0160]316 模型
[0161]511電子射線(xiàn)照射區(qū)域
[0162]512電子射線(xiàn)照射區(qū)域
[0163]513電子射線(xiàn)照射區(qū)域
[0164]514電子射線(xiàn)未照射區(qū)域
[0165]515 STEM 觀察樣品
[0166]521電子射線(xiàn)照射區(qū)域511的截面
[0167]522電子射線(xiàn)照射區(qū)域512的截面
[0168]523電子射線(xiàn)照射區(qū)域513的截面
[0169]524電子射線(xiàn)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(hù)膜
[0173]532 邊界膜(Η--2)
[0174]533反射防止膜
[0175]540抗蝕劑的輪廓線(xiàn)
[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(duì)于抗蝕劑上部的測(cè)長(zhǎng)值的測(cè)定次數(shù)的變化
[0181]613相對(duì)于抗蝕劑中部的測(cè)長(zhǎng)值的測(cè)定次數(shù)的變化
[0182]614相對(duì)于抗蝕劑下部的測(cè)長(zhǎng)值的測(cè)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(cè)長(zhǎng)位置的示意圖
[0187]905測(cè)長(zhǎng)值顯示
[0188]906圖案形狀的數(shù)值顯示
[0189]907相對(duì)于抗蝕劑高度的比例的指定部位
[0190]911測(cè)長(zhǎng)部位指定顯示
[0191]912晶片圖
[0192]913測(cè)長(zhǎng)部位坐標(biāo)
[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(cè)長(zhǎng)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(jì)方法，是用CD - SEM對(duì)于由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)行收縮的物質(zhì)形成的圖案的形狀和尺寸進(jìn)行測(cè)定時(shí)的所述圖案的收縮前形狀估計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟:準(zhǔn)備收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的步驟，其中所述收縮數(shù)據(jù)庫(kù)包含:由所述物質(zhì)形成的圖案的電子射線(xiàn)照射前截面形狀數(shù)據(jù)、各種電子射線(xiàn)照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群、各種電子射線(xiàn)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(cè)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(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)所述被測(cè)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(jì)方法，其特征在于，所述收縮數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)方法，其特征在于，構(gòu)成所述收縮數(shù)據(jù)庫(kù)的所述電子射線(xiàn)照射前截面形狀數(shù)據(jù)和在所述各種電子射線(xiàn)照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群是通過(guò)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(jìn)行觀察來(lái)取得的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的收縮前形狀估計(jì)方法，其特征在于，所述圖案在用所述聚焦離子束加工法進(jìn)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(jìn)一步在該邊界膜上成膜保護(hù)膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的收縮前形狀`估計(jì)方法，其特征在于，所述截面樣品包含電子射線(xiàn)照射區(qū)域和電子射線(xiàn)未照射區(qū)域。
6.一種⑶一 SEM裝置，具備:電子射線(xiàn)源；載置被測(cè)定樣品的樣品臺(tái)；使從所述電子射線(xiàn)源放出的電子照射到載置于所述樣品臺(tái)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(lái)進(jìn)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(jì)由因電子射線(xiàn)照射而進(jìn)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(kù)，所述收縮數(shù)據(jù)庫(kù)包含:由所述物質(zhì)形成的圖案的電子射線(xiàn)照射前截面形狀數(shù)據(jù)；各種電子射線(xiàn)照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群；各種電子射線(xiàn)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(kù)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(kù)的所述電子射線(xiàn)照射前截面形狀數(shù)據(jù)和在所述各種電子射線(xiàn)照射條件下得到的截面形狀數(shù)據(jù)群是通過(guò)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(jìn)行觀察來(lái)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(jìn)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(jìn)一步在該邊界膜上成膜保護(hù)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(kù)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(xiàn)照射而進(jìn)行收縮的物質(zhì)而形成在所述被測(cè)定樣品上的被測(cè)定圖案在收縮前后的截面形狀。
【文檔編號(hào)】H01J37/22GK103733023SQ201280039614
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)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(rùn)一, 程朝暉, 常田瑠璃子, 川田洋揮, 大森圣子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立高新技術(shù)