图案测量装置和图案测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种与深槽、深孔的形成精度无关，能够高精度地测定槽底、孔底等的图案测量装置。因此，在本发明专利技术中，提供一种图案测量装置，其具备基于由带电粒子束装置得到的信号，测定在试样上形成的图案的尺寸的运算装置，上述运算装置根据基于对上述试样扫描带电粒子束而得到的检测信号，求出图案的第1部分与位于与该第1部分不同高度位置的第2部分之间的偏移以及上述图案的尺寸值，使用根据该检测信号求出的偏移以及表示上述图案的尺寸与上述偏移之间的关系的关系信息，修正上述图案的尺寸值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图案测量装置和图案测量方法
本专利技术涉及测量在半导体器件上形成的图案的装置及其方法，特别是涉及对深孔、深槽等纵横比大的图案进行测量的装置及其方法。
技术介绍
在半导体器件的制造中，近年来，微细化的进展缓慢，依赖于微细化的集成化变得困难。另一方面，对于高集成化的期望较高，作为微细化的替代构造的三维化正不断进展。另外，对于器件的三维化来说，不同层之间的重叠误差、深的槽或孔的尺寸成为重要的评价项目。例如，在所谓的3D－NAND那样的层叠器件中，为了实现高集成化而使增加层数，作为整个器件处于变厚的趋势。另一方面，作为用于对微细化与三维化进展的半导体器件进行测量的装置，已知扫描电子显微镜。但是，在较深的槽或孔的测量中，信号电子从图案底部的脱离较少，与表面的测量相比处于精度降低的趋势。因此，已知有使用具有穿透上层与下层的能量的电子来对重叠进行测定的测定方法(专利文献1、2)。另外，在深槽孔的深度测定中也使用电子束的测量装置(专利文献3)。为了形成上述较深的孔、槽而使用蚀刻加工，为了正确地形成形状，蚀刻工序的控制尤为重要。深槽、深孔包含有深度相对于开口尺寸的比(aspectratio纵横比)为10以上的图案。在槽孔的蚀刻中，垂直加工的晶圆面内的均匀性被要求为较高的等级，测量面内分布并向蚀刻装置进行反馈是提高成品率的关键。特别是，膜厚较厚，作为结果成为高纵横比的图案存在在晶圆的外周部加工均匀性降低的趋势，存在倾斜加工的情况。不局限于半导体图案，已知在通过扫描电子显微镜观察测量立体形状时，使试样台或者电子束倾斜，改变相对于试样的入射角度，在与从上表面照射时不同的多个图像中使用所谓的立体观察，能够进行图案的高度、侧壁的角度等截面形状以及三维重建的波束倾斜测量(专利文献4)。试样与波束的设定角度精度对于所获得的截面形状、重建的三维形状的精度产生较大影响，这成为课题，因此，要执行高精度地进行角度校正的动作(专利文献5)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5722719号公报(对应美国专利USP9，046，475)专利文献2：日本特开2014－86393号公报(对应美国专利USP9，224，575)专利文献3：日本特开2015－106530号公报专利文献4：日本专利第4689002号公报(对应美国专利USP6，452，175)专利文献5：日本专利第4500653号公报(对应美国专利USP7，164，128)
技术实现思路
专利技术要解决的课题若深孔、深槽的纵横比增大，则从深孔、深槽的底部释放出的电子的检测效率降低。另外，根据专利技术人的研究，可知不仅检测效率降低，还存在高纵横化所引起的不同的测量精度降低因素。从试样表面的垂线方向观察，希望深孔、深槽图案的上部与底部的中心一致，但纵横比越大，则越难以进行适当的加工。而且，专利技术人新发现了上部与底部之间的位置偏移对底部的测量精度产生影响，并且该影响具有某种趋势。专利文献1～5中说明了用于进行三维构造的试样的观察、测定的各种方法，但完全未提及消除由于图案的上部与底部的偏移所引起的测量精度降低的方法。以下提供一种图案测量装置和图案测量方法，其目的在于，与深槽、深孔的形成精度无关，高精度地测定槽底、孔底等。用于解决课题的手段作为用于实现上述目的一个方式，提供一种图案测量装置及方法，该图案测量装置具备基于由带电粒子束装置获得的信号，测定在试样上形成的图案的尺寸的运算装置，上述运算装置根据基于向上述试样扫描带电粒子束而得到的检测信号，求出图案的第1部分与位于与该第1部分不同高度的第2部分之间的偏移以及上述图案的尺寸值，使用根据该检测信号求出的偏移以及表示上述图案的尺寸与上述偏移之间的关系的关系信息，对上述图案的尺寸值进行修正。专利技术的效果根据上述结构，能够与深槽、深孔的形成精度无关，高精度地测量槽底、孔底等。附图说明图1是表示包含扫描电子显微镜的图案测量装置的概要的图。图2是表示槽状图案的截面图、图像和信号波形的图。图3是表示倾斜的槽状图案的截面图、图像和信号波形的图。图4是表示上部尺寸值、底部尺寸值和上下的偏移量间的关系的图。图5是表示底部尺寸与上下的偏移量间的关系的图。图6是表示深孔图案的图像和信号波形的图。图7是表示图案的测定工序的流程图。图8是表示图案的测定工序的流程图。图9是表示测定值的面内分布的图。图10是表示基于由不同的检测器检测到的检测信号生成的图像与信号波形的图。图11是表示基于底部尺寸、上下偏移量和两者的关系信息求出正确的底部尺寸的工序的流程图。具体实施方式以下说明的实施例主要通过使用了电子束的图案测量装置，精度良好地测量深槽孔的底部的尺寸、图案的倾斜。精度良好地测量纵横比高的所谓的深槽、深孔的图案的倾斜、底部尺寸，成为用于决定半导体器件的良品的取得率的重要因素。应用了所谓的扫描式电子显微镜的图案测量装置向试样照射具有能量的电子束，检测通过基于侵入试样的电子与物质的相互作用的散射现象而产生的次级电子、背向散射电子。固体内的散射取决于入射的电子的能量，具有一定的范围，不仅难以区别从槽或孔的侧壁和底部产生的电子，而且产生的电子与侧壁碰撞从而消失，或穿透侧壁从试样表面出射，因此信号量与平坦的试样相比极端减少，从而不得不成为信噪比低的图像、信号强度波形。另外，在图案具有倾斜的情况下，由于在侧壁的局部穿透、散射而成为复杂的动作，因此测量图案的倾斜角度、底部的尺寸的精度变得不足。以下说明的实施例涉及能够精度良好地测量纵横比高的孔或槽的尺寸的图案测量装置和图案测量方法。在以下说明的实施例中，例如，列举图案测量装置为例进行说明，该图案测量装置具有：对于在基板上形成的图案扫描照射初级电子束的初级电子束照射单元；检测从照射了初级电子束的上述基板释放的电子的两个以上的电子检测单元；形成与各个电子检测单元检测出的电子的信号强度对应的两个以上的电子束图像的图像形成单元，并设置选择来自一个或者两个检测器的电子束图像并计算两个以上的尺寸的单元、计算两个以上的图像中心位置的单元以及根据预先决定的参数变换尺寸的值的变换单元，来变换尺寸的值。此外，检测器只要是一个以上即可，只要能够适当地取得深孔等较深的部分(第1部分)与相对较浅的部分(第2部分)的各个信息即可。另外，上述参数基于通过从多个入射角照射电子束而得到的测量值来生成，是对图案的上下偏移的变化与底部尺寸的变化进行函数化，或进行表格化而得到的参数。将执行用于生成函数或表格那样的关系信息的测定处理的动作程序预先存储在预定的存储介质中，由此能够自动地提取上述参数。并且，也能够具备运算装置，该运算装置具备用于评价波束倾斜角度的评价用试样，使用该评价用试样来校正波束的照射角度，根据初级电子束的倾斜角度与图像中心位置的差来计算图案的倾斜角度。根据上述结构，能够精度良好地测量在半导体器件的制造工序中产生的图案的倾斜、图案底部的尺寸。以下，基于附图对能够高精度地对图案的底部等进行测定的图案测定装置进行说明。此外，本专利技术的实施方式不限于后述的实施例，在其技术思想的范围内进行各种变形。实施例1图1表示在本实施例中使用的带电粒子束装置的一个例子。在本实施例中，以作为带电粒子束装置的一个方式的扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope：SEM)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图案测量装置，其具备基于由带电粒子束装置得到的信号，测定在试样上形成的图案的尺寸的运算装置，其特征在于，所述运算装置根据基于对所述试样扫描带电粒子束而得到的检测信号，求出图案的第1部分与位于与该第1部分不同高度的第2部分之间的偏移以及所述图案的尺寸值，使用根据该检测信号求出的偏移以及表示所述图案的尺寸与所述偏移之间的关系的关系信息，修正所述图案的尺寸值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种图案测量装置，其具备基于由带电粒子束装置得到的信号，测定在试样上形成的图案的尺寸的运算装置，其特征在于，所述运算装置根据基于对所述试样扫描带电粒子束而得到的检测信号，求出图案的第1部分与位于与该第1部分不同高度的第2部分之间的偏移以及所述图案的尺寸值，使用根据该检测信号求出的偏移以及表示所述图案的尺寸与所述偏移之间的关系的关系信息，修正所述图案的尺寸值。2.根据权利要求1所述的图案测量装置，其特征在于，所述运算装置对根据所述检测信号求出的图案的尺寸值相加所述第1部分与第2部分之间的偏移所对应的修正值。3.根据权利要求1所述的图案测量装置，其特征在于，所述图案的尺寸值是所述图案的底部的尺寸值。4.一种图案测量装置，其具备：检测器，其检测基于向试样照射从带电粒子源释放的带电粒子束而得到的带电粒子；以及控制装置，其基于该检测器的输出来测定在所述试样上形成的图案的尺寸，其特征在于，所述控制装置根据基于对所述试样扫描带电粒子束而得到的检测信号，求出图案的第1部分与位于与该第1部分不同高度的第2部分之间的偏移以及所述图案的尺寸值，使用根据该检测信号求出的偏移以及表示所述图案的尺寸与所述偏移之间的关系的关系信息，修正所述图案的尺寸值。5.根据权利要求4所述的图案测量装置，其特征在于，所述图案测量装置具备倾斜波束照射机构，该倾斜波束照射机构包含为了从所述带电粒子束相对于理想光轴倾斜的方向对所述试样照射所述带电粒子束而使所述带电粒子束偏转的倾斜用偏转器以及使所述试样倾斜的倾斜工作台中的至少一个，所述控制装置对所述倾斜用偏转器以及倾斜工作台...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田洋也，谷本宪史，田盛友浩，山本琢磨，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本,JP