CN111937113A - 扫描电子显微镜***和图案的深度测量方法 - Google Patents

扫描电子显微镜***和图案的深度测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明的扫描电子显微镜***具备：初级电子线照射单元，其向具有在第一图案的周边区域形成的第二图案的基板的第一图案照射初级电子线；检测单元，其检测从被初级电子线照射单元照射了初级电子线的基板释放的后方散射电子；图像生成单元，其生成与通过检测单元检测出的后方散射电子的强度对应的电子线图像；指定单元，其在通过图像生成单元生成的电子线图像上，指定存在第一图案的深度测量区域；处理单元，其求出深度测量区域的图像信号、存在第二图案的上述周边区域内的图案密度，根据该求出的深度测量区域的图像信号和周边区域内的图案密度来推定深度测量区域内的第一图案的深度。

Description

扫描电子显微镜***和图案的深度测量方法
技术领域
本发明涉及扫描电子显微镜***和图案的深度测量方法。
背景技术
在半导体制造工序的图案(例如坑的侧壁的凹图案)的尺寸的测量中，广泛使用了扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy：SEM)。作为公开这种测量凹图案的尺寸的技术的文献，例如有专利文献1。在专利文献1中，通过向坑底照射初级电子线，产生能够穿过坑的侧壁的高能量的后方散射电子(Back Scattered Electron：BSE)，通过检测该后方散射电子而取得坑低的信息，并进行凹图案的尺寸的测量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4-149944号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在最近的NAND闪存中，正在加速开发层叠存储器阵列而三维化的技术(3D-NAND)。在3D-NAND中，多个坑相邻而形成多个凹图案。
并且，在电子的飞行距离(电子能够在试料内通过的最大移动距离)内有一个坑的情况、在电子的飞行距离内有多个坑相邻的情况下，在评价对象的周边区域内存在坑，因此评价对象的周边区域的固体所占的比例不同。其结果是BSE穿过固体内的距离会变得不同。由此，能够脱离到试料外的BSE的数量不同，坑底的检出信号产生差异。一般地，半导体图案根据工艺变化，不只是深度变化，坑径等也变化，因此评价对象的周边区域的图案密度变化，检出信号也变化。其结果是凹图案的深度测量会产生误差。
专利文献1将只形成有一个凹图案的半导体基板作为对象，涉及了有一个凹图案的情况下的凹图案的深度与后方散射电子的信号(BSE信号)的关系。但是，在专利文献1中，没有将多个坑相邻地形成多个凹图案的半导体基板(3D-NAND等)作为对象，没有涉及在存在多个凹图案的半导体基板中在周边图案密度不同的情况下产生的深度测量误差。
本发明的目的在于提供能够减少深度测量误差的扫描电子显微镜***以及图案的深度测量方法。
解决问题的方案
本发明的一个实施例的扫描电子显微镜***，其特征在于，具备：初级电子线照射单元，其向具有在第一图案的周边区域形成的第二图案的基板的上述第一图案照射初级电子线；检测单元，其检测从被上述初级电子线照射单元照射了初级电子线的基板释放的后方散射电子；图像生成单元，其生成与通过上述检测单元检测出的后方散射电子的强度对应的电子线图像；指定单元，其在通过上述图像生成单元生成的电子线图像上，指定存在上述第一图案的深度测量区域；以及处理单元，其求出上述深度测量区域的图像信号和存在上述第二图案的上述周边区域内的图案密度，根据该求出的上述深度测量区域的图像信号和上述周边区域内的图案密度，推定上述深度测量区域内的上述第一图案的深度。
本发明的一个实施例的图案的深度测量方法的特征在于，包括：照射工序，向具有在第一图案的周边区域形成的第二图案的基板的上述第一图案照射初级电子线；检测工序，检测从通过上述照射工序照射了初级电子线的基板释放的后方散射电子；图像生成工序，生成与在上述检测工序中检测出的后方散射电子的强度对应的电子线图像；指定工序，在上述图像生成工序中生成的电子线图像上，指定存在上述第一图案的深度测量区域；处理工序，求出上述深度测量区域的图像信号和存在上述第二图案的上述周边区域内的图案密度，根据该求出的上述深度测量区域的图像信号和上述周边区域内的图案密度，推定上述深度测量区域内的上述第一图案的深度。
发明效果
根据本发明，能够减少深度测量误差。
附图说明
图1是表示实施例1的深度测量方法的流程图。
图2是表示扫描电子显微镜***的结构的框图。
图3A是示意地表示向坑图案的底部照射初级电子线时产生的SE的行动的截面图。
图3B是示意地表示向坑图案的底部照射初级电子线时产生的BSE的行动的截面图。
图3C是示意地表示向比图3B深的坑图案的底部照射初级电子线时产生的BSE的行动的截面图。
图3D是示意地表示向具有与图3C相同的深度的密集的坑图案的底部照射初级电子线时产生的BSE的行动的截面图。
图4是示意地表示坑的深度401与向坑底照射初级电子线时的检测信号402的关系403的图。
图5A是直径80nm、间距200nm的密集坑图案的俯视图和截面图。
图5B是直径100nm、间距200nm的密集坑图案的俯视图和截面图。
图5C是直径120nm、间距200nm的密集坑图案的俯视图和截面图。
图5D是表示改变图5A～图5C的采样的深度时的坑的深度与坑部的图像信号的关系的图表。
图5E是表示改变图5A～图5C的采样的深度时的坑的屏蔽指标值与坑部的图像信号的关系的图表。
图6是是与密集坑图案对应的密度计算区域的一个例子的图。
图7是表示每个图案密度的坑图案的底部的图像信号与坑的深度的关系的图表。
图8是表示深入密集坑图案的坑底的电子在固体内的行动的一个例子的图。
图9是表示实施例2的深度测量方法的流程图。
图10是表示坑图案的底部的图像信号与屏蔽指标值的深度的关系的图表。
图11是表示向密集坑图案的坑底照射电子线时的图案表面上的与从照射点起的距离对应的检出电子数的分布的图。
图12是说明实施例1～实施例3所涉及的用户界面的图，是表示指定深度测量区域和测量对象的图案的测量框的图。
图13A是说明实施例1～实施例3所涉及的用户界面的图，是表示指定侧壁膜材料和底部材料的材料指定框的图。
图13B是说明实施例1～实施例3所涉及的用户界面的图，是表示选择预先设定的测量样本信息的样本选择框的图。
图14是说明实施例1～实施例3所涉及的用户界面的图，是表示摄像时的摄像条件显示框的图。
图15是说明实施例1～实施例3所涉及的用户界面的图，是表示测量结果显示框的图。
图16A是说明实施例1～实施例3所涉及的用户界面的图，是表示深度测量所使用的深度和图像信号的标准曲线显示框的图。
图16B是说明实施例2、3所涉及的用户界面的图，是表示深度测量所使用的深度和屏蔽指标值的标准曲线显示框的图。
图17是说明实施例1～实施例3所涉及的用户界面的图，是表示设计数据上的半导体图案的布局、深度测量区域、以及密度计算区域的位置关系显示框的图。
图18是说明实施例1～实施例3所涉及的用户界面的图，是表示在图案配置、密度不满足预先准备的数据库能够适用的条件的情况下发出警报的警报显示框的图。
具体实施方式
首先，参照附图说明本发明的实施方式。本发明的实施方式涉及检测在以高加速电压向试料照射电子线时产生的BSE并使用该检测信号推定深度的方法。
在半导体制造工序中的图案尺寸管理中，广泛使用了为了半导体专用而使扫描电子显微镜(SEM)特殊化了的测长SEM。测长SEM是以下的装置，其检测向试料照射初级电子线时从试料表面产生的低能量(例如不满50eV的能量)的次级电子(Secondary Electron：SE)，在测量中利用该SE信号。在测长SEM中，利用SE信号具有坑的侧壁等的表面形状的信息的情况，测量凹图案的尺寸。
在评价对象是在图3A中表示截面图那样的高纵横比的坑的情况下，在向坑底照射初级电子线301时产生的SE302由于是低能量，而被坑的侧壁阻挡无法脱离。因此，在现有的测长SEM中，无法取得坑底的信息。
因此，如图3B所示，通过以比现有的测长SEM高的加速电压向坑底照射初级电子线301，由此产生能够穿过坑的侧壁的高能量的后方散射电子(BSE)303。通过检测它，能够取得坑底的信息。
一般地，电子越长地穿过固体内，越是损失能量，因此如图3C所示，如果坑变深，则BSE的固体内穿过距离变长，能够脱离的BSE303的比例减少，检测信号变小。
在图4中示意地表示坑的深度401与向坑底照射初级电子线时的检出信号402的关系403。通过预先调查该关系并用作标准曲线，由此能够根据评价对象的坑部信号404求出坑的深度405。
向坑底照射初级电子线时产生的BSE以初级电子线的照射位置为中心放射状地扩展，穿过与电子的飞行距离(电子能够穿过试料内的最大移动距离)对应的广范围的固体内而被检测。为了检测出在坑底产生的BSE，在BSE的飞行距离为坑的深度以上的条件下进行摄像，因此可以认为在测量深度数μm的坑深度时，受到深度测量对象的周围的处于数μm的范围内的图案的影响。即，即使是深度相同的坑，在如图3C那样在飞行距离内有一个坑的情况以及如在图3D中表示截面图那样在飞行距离内有多个坑相邻的情况下，周围的固体所占的比例不同，BSE穿过固体内的距离不同。由此，能够脱离到试料外的BSE的数量不同，坑底的检测信号产生差异。
一般地，半导体图案与工艺变化对应地，不只是深度变化，坑径等也变化，因此评价对象周边的密度变化，检测信号也变化。由此，在制作标准曲线时使用的对象与测量深度时的对象的周边图案密度不同的情况下，会产生深度测量误差。因此，在本发明的实施方式中，能够进行减小了因深度测量区域周边的图案密度的影响造成的深度测量误差的深度测量。
具体地说，提供如图2所示的扫描电子显微镜***100，其具备：基板(试料200)，其具有形成在第一图案的周边区域的第二图案；初级电子线照射单元(电子枪101)，其向形成在基板(试料200)上的第一图案照射初级电子线；检测单元(YAG闪烁器106)，其检测从被初级电子线照射单元(电子枪101)照射了初级电子线102的基板(试料200)释放的后方散射电子(BSE110)；图像生成单元113，其生成与通过检测单元(YAG闪烁器106)检测出的后方散射电子(BSE110)的强度对应的电子线图像；指定单元(输入输出部024)，其在通过图像生成单元113生成的电子线图像上，指定存在第一图案的深度测量区域；以及处理单元002，其求出深度测量区域的图像信号和存在第二图案的上述周边区域内的图案密度，根据该求出的深度测量区域的图像信号和周边区域内的图案密度，推定深度测量区域内的第一图案的深度。
以下，使用附图说明用于实现本发明的实施方式的实施例。
实施例1
(装置结构)
图2是应用本发明的扫描电子显微镜***的基本结构的一个例子。电子显微镜***100具备摄像光学***001、控制部021、处理部022、存储部023、以及输入输出部024。从电子枪101产生高加速电压(例如30kV)的初级电子线102，通过聚束透镜103使该初级电子线102聚束，进而穿过物镜105，由此聚束到试料200的表面。
通过偏转器104，使初级电子线102在试料200上二维地扫描。通过环状的YAG闪烁器106接受从试料200释放的低角度(相对于水平面低的角度)的BSE110，变换为光信号，通过光纤111引导到光电倍增管(PM)112，通过图像生成单元113生成数字图像。这时，进行图像信号的标准化，使得能够在不同的摄像图像之间比较与电子线的照射量对应的检出BSE的信号量。或者，保持将电子线的照射量和检出BSE信号变换为图像信号时的调整参数，在此后计算深度测量所需要的图像信号时，进行图像信号的标准化，使得能够在不同的摄像图像之间比较与电子线的照射量对应的检出BSE的信号量。将被摄像的图像保存在存储部023中。通过移动工作台108，能够在任意的位置对试料200进行图像摄像。
控制部021控制电子枪101施加到周边的电压、聚束透镜103和物镜105的焦点位置的调整、工作台108的移动、图像生成部113的移动定时等。在处理部022中，使用摄像图像进行尺寸测量处理。通过输入输出部024进行摄像条件的输入、深度测量所需要的摄像对象的信息的输入、尺寸测量结果的输出等。
另外，扫描电子显微镜***100也可以与负责设计数据管理等的外部的设计数据管理服务器201共享网络而构筑***。
(取得图像)
使用图2所示那样的结构，向试料200照射高能量(高加速电压)的初级电子线102，由此从试料200释放高能量的BSE110。例如，在向Si基板照射了用30kV的电压加速过的初级电子线102的情况下，BSE穿过Si基板内大致6μm。该释放的BSE110穿透形成在试料200的坑的侧壁，到达圆环形的闪烁器106。由此，能够得到具有坑部的构造的信息的图像。
(原理、效果的说明)
使用图5A～图5D，说明通过电子线模拟(蒙特卡罗模拟)确认了测量部周边的图案密度对图像信号产生的影响的结果。
图5A～图5C表示等间距地均匀排列有直径分别为80、100、120nm的坑图案的采样的俯视图(501、502、503)和截面图(504、505、506)。在图中，表示出了3行3列的坑图案，但实际上在BSE扩散的范围内按照固定的间隔排列有坑图案。
在图5D中，表示使图5A～图5C的样本的深度变化时的描绘坑的深度507与坑部的图像信号508的关系的结果。此外，摄像时的加速电压为30kV。
从图5D可知，坑的直径越大则图像信号越大，直径越小则图像信号越小。即，即使深度相同，坑图案的底部的图像信号也根据坑图案的直径而不同。这表示坑的直径越大则试料内的固体所占的比例、即密度越减小，因此BSE穿过固体内的距离减少，容易脱离。
按照该结果，将坑图案的密度和深度与图像信号的关系进行数据库化，预先存储在存储部032中，根据测量对象的密度和坑部的图像信号测量深度。
(步骤)
参照图1的流程图，说明实施例1的深度测量方法。
从图2所示的扫描电子显微镜***100的输入部024输入摄像倍率、加速电压等摄像条件(S100)，进而输入试料200的材料、构造、以及深度测量区域的信息等测量采样信息。
接着，通过摄像光学***001，根据输入的条件，取得试料200的电子线图像(S102)。将通过摄像光学***001对试料200摄像而得到的电子线图像输入到处理部022。
在处理部022中，针对得到的电子线图像，依照在S101中输入的预先登记为测量采样信息的深度测量区域的信息，选择深度测量区域(S1031)。接着，计算测量区域内的平均图像信号(S1032)。
接着，为了计算测量区域周边的图案密度，取得密度计算区域(S1033)。在此，在图6中表示对密集坑图案进行了摄像时的指定为电子线图像603的深度测量区域601和所计算的密度计算区域602的一个例子。
(密度计算区域计算)
在深度测量中应该考虑到密度的区域是根据在摄像条件的输入步骤(S100)中输入的加速电压、由在测量采样信息的输入步骤(S101)中选择出的对象的材质所决定的BSE的飞行距离计算的范围，例如为圆、长方形等的范围。此外，BSE的飞行距离严格地说还受到图案构造的影响，因此也可以在计算密度计算区域602时，考虑到图案构造等。
就密度计算区域602而言，除了如上述那样在每次深度测量时计算以外，也可以将预先计算出的代表性的值存储为测量采样信息，在深度测量时读入。
另外，在评价对象在BSE的飞行距离的范围内具有周期性的图案配置的情况下，也可以省略密度计算区域取得步骤(S1033)，在下一个图案密度计算步骤(S1034)中，计算一个周期量的图案区域的密度。
(密度计算)
在S1033中取得了密度计算区域602后，计算该区域内的图案密度(S1034)。图案密度表示密度计算区域602内的固体所占比例。在求出图案密度时，需要考虑图案的斜度等，但假定斜度是大致垂直，在本实施例中说明将图案密度在深度方向上是固定的采样作为对象的深度测量方法。
(密度计算1利用测量结果)
作为图案密度的计算方法，有针对取得图像测量各图案的尺寸并根据所得到的测量值进行计算的方法。尺寸测量方法能够应用各种现有技术。例如，在通过阈值法测量坑径的情况下，取得横切成为测量对象的坑的信号波形，在为了除去噪声而实施平滑化处理的基础上，根据信号波形的最大值和最小值的位置，求出相当于适当的阈值的值的位置。能够根据该位置求出坑径。
针对密度计算区域602内的各图案进行尺寸测量，根据得到的测量值计算图案密度。例如，如果将各坑图案的直径的测量值设为φi，将密度计算区域的横、纵的边的长度设为sx、sy，则根据数学式1求出图6所示的长方形的密度计算区域602中的图案密度。
[数学式1]
Figure BDA0002705559770000091
(密度计算2基于阈值的二值化)
作为除此以外的方法，也可以考虑以下的办法，即根据适当的信号的阈值对电子线图像进行二值化处理，分为图案表面部和坑部的区域，根据密度计算区域602的面积和图案表面部的面积计算图案密度。
在本实施例中，示出了使用电子显微镜图像计算密度计算区域602的密度的例子，但设想密度计算区域602比测量对象图案的摄像图像的视野广，因此也可以为了密度计算用而另外取得包含密度计算区域602的光学显微镜图像，使用它计算密度。
(密度计算3利用设计数据)
除了上述的使用电子线图像的方法以外，也可以考虑根据包含半导体图案的尺寸信息、布局信息的设计数据计算密度的方法。例如，也可以从与图2所示的扫描电子显微镜***100连接的外部的设计数据管理用的计算机(201)向处理部022输入半导体图案的设计数据，而计算密度。
(密度计算4评价的适合性判断)
在计算所求出的密度计算区域602的密度时，也可以考虑对照图案配置、计算出的密度是否满足能够应用预先准备的数据库的条件，在不满足条件的情况下，在GUI上发出警报。例如，在使用设想了周期性的图案配置的数据库的情况下，在密度计算区域602中的图案配置不是周期性的情况下，可以显示是不适合于评价的区域。
(深度测量)
接着，根据预先在存储部023中进行了数据库化后的图案密度和深度与图像信号的关系，计算与计算出的图案密度和图像信号对应的深度(S1035)。
(数据库)
说明此处使用的图案密度和深度与图像信号的关系的数据库。作为数据库的制作方法，具有使用图案密度和坑的深度阶段性地变化的标准试料的方法。通过对该标准试料进行摄像，取得坑部的图像信号、坑径、间距这样的图案尺寸，通过截面分析等求出坑的深度。如图7所示，将根据坑径、间距等求出的图案密度701、深度702与图像信号703的关系保存为数据库。
也可以计算与得到的数据704对应的近似曲面705，在数据库中使用计算出的近似曲面705。或者，也可以通过得到的数据704的插值处理，按照适当的函数、例如一次函数、二次函数、或指数函数等，对每个密度将深度与图像信号的关系进行函数化(706)，并在数据库中使用它们。
在难以准备上述标准试料的情况、难以进行截面分析的情况下，也可以利用模拟制作数据库。
使用这样的数据库，通过插值处理等计算与深度测量对象的图像信号、图案密度对应的深度的值。
以上所述的实施例1是本发明的实施方式的基本结构。根据实施例1，能够进行减少了测量部周边的图案密度的影响的高精度的深度测量。此外，实施例1将坑图案作为对象进行了说明，但也能够应用于槽图案等其他具有凹形状的图案。
实施例2
在实施例2中，说明以下的方法，即代替使用实施例1所述的存储了图案密度和深度与图像信号的关系的数据库，而使用存储了用深度和图案密度的函数表示的指标值与图像信号的关系的数据库。
此外，在本实施例中使用的扫描电子显微镜***的结构与在实施例1中说明的图2所示的扫描电子显微镜***100的结构相同。
(原理的说明)
如此前说明的那样，电子穿过固体内越长，则其能量损失越多，如果能量变为零则消失。由此，可以认为检测信号依存于电子的固体内穿过距离。
在图8中示意地示出被打入到密度坑图案的坑底的电子801的行动的一个例子。可以认为被打入到坑底的电子中的被检测出的电子在侵入固体内后，产生后方散射，穿过坑图案区域而飞出到对象表面。这时，就图8的用虚线802所示的电子的固体内穿过距离而言，可以认为坑越深，则越长，另外坑径越小、图案密度越高，则越长。即，可以使用图案深度和图案密度表示固体内穿过距离。
(指标值的说明)
因此，定义能够表示电子的固体内穿过距离的使用了图案深度和图案密度的指标值，将该指标值与坑部的图像信号的关系进行数据库化，使用它测量深度。将该指标值临时定义为屏蔽指标值。
例如用图案深度和图案密度的积表示屏蔽指标值。或者，可以用与图案深度和图案密度的任意一个或双方的各值对应地进行了加权的值的积等来表示。
(效果的说明)
在图5E中示出用图案深度和图案密度的积表示的屏蔽指标值与坑部的图像信号的关系。图5E表示使图5A～图5C的采样的深度变化时的屏蔽指标值509与坑部的图像信号508的关系。在图5D中，对于每个图案密度，图案深度与坑部的图像信号的关系不同，但通过将横轴设为屏蔽指标值，可知处于同一曲线上。在实施例2中，在深度测量中利用该屏蔽指标值与坑部的图像信号的关系。
(步骤)
参照图9的流程图，说明实施例2的深度测量方法。
从图2所示的扫描电子显微镜***100的输入部024输入摄像倍率、加速电压等摄像条件(S900)，进而输入试料200的材料、构造、以及深度测量区域的信息等测量采样信息(S901)。
接着，通过摄像光学***001根据所输入的条件，取得试料200的图像(S902)。将通过摄像光学***001对试料200进行摄像而得到的图像信号输入到处理部022。
在处理部022中，针对得到的图像信号，依照在S901中输入的预先登记为测量采样信息的深度测量区域的信息，选择测量区域(S9031)。然后，计算测量区域内的平均图像信号(S9032)。使用存储在存储部023中的屏蔽指标值与图像信号的关系的数据库，计算与该平均图像信号对应的屏蔽指标值(S9033)。
(数据库)
说明此处使用的屏蔽指标值与图像信号的关系的数据库。
作为数据库的制作方法，可以利用与在实施例1中说明的方法同样的方法。但是，由于所制作的数据库是屏蔽指标值与图像信号的关系，因此根据图案密度和深度求出屏蔽指标值，对该屏蔽指标值与图像信号的关系进行数据库化。在图10中，用曲线1003表示存储为数据库的屏蔽指标值1001与坑部的图像信号1002的关系。也可以通过适当的函数、例如一次函数、二次函数、指数函数等使所得到的数据近似，并将其用于数据库。
在难以准备标准试料的情况、难以进行截面分析的情况下，也可以利用模拟制作数据库。使用该数据库，通过插值处理等计算与上述计算出的平均图像信号对应的屏蔽指标值。
(密度计算)
另外，为了计算上述选择出的测量区域周边的图案密度，计算密度计算区域(S9034)，计算该区域内的图案密度(S9035)。这些步骤与实施例1的(S1033)、(S1034)相同。
(深度计算)
接着，根据用上述计算出的深度、图案密度表示的屏蔽指标值、图案密度计算深度(S9036)。例如用图案深度与图案密度的积等图案深度与图案密度的函数，定义屏蔽指标值，因此依照该函数，根据屏蔽指标值和图案密度，计算图案深度。
在实施例2中，对深度的值使用了绝对值，但也可以使用以成为基准的坑图案的深度为基准的相对于图案表面的平坦部的深度的相对深度变化来代替绝对值。具体地说，在制作数据库时，将成为基准的评价点的深度设为1，将图案表面的平坦部的深度设为0，求出屏蔽指标值和图像信号。在测量时，使用该数据库计算出与图像信号对应的屏蔽指标值，根据屏蔽指标值和图案密度，计算相对于基准点的深度的相对深度。
以上所述的实施例2与实施例1相比，数据库的变量少一个，因此即使用相同的数据个数，也能够制作误差小的数据库，可以认为提高了深度测量精度。特别在为了制作数据库用而无法准备有图案密度、深度的变化的试料时等，是有效的方法。此外，实施例2也与实施例1同样地，还能够应用于坑图案以外的具有凹形状的图案。
实施例3
在实施例3中，说明以下的方法，即在实施例1和实施例2的图案密度计算(图1的S1034、图10的S9035)中，计算考虑到与从测量点起的距离的加权的图案密度。
(原理的说明)
图11是表示在电子被打入到密集坑图案的坑底时与电子线在图案表面上从照射点起的距离对应的检出电子数的分布的图。越是远离照射位置，则电子的固体内穿过距离越长，因此可以认为能够脱离的电子、即检出电子减少。即，越接近照射点的区域，则电子被检测出越多，因此可以认为该区域中的图案密度对检测信号的影响强。
(加权)
因此，可以考虑使用进行了与从照射点起的距离对应的加权的图案密度。在以照射点为中心、基于从照射点起的距离r和方位角θ的局部坐标系(r，θ)中，在将摄像对象的图案密度分布设为ρ(r，θ)，将加权函数设为w(r，θ)的情况下，通过这些函数的内积，计算出图案密度。对于摄像对象的图案密度分布ρ(r，θ)，除了将图案表面部设为1、坑部设为0以外，也可以在各点设定电子的扩散范围等适当的区域内的密度。
(加权函数的计算)
作为求出加权函数的方法，例如可以考虑以下的方法等，利用模拟求出与从照射点起的距离对应的检测信号的分布，并通过高斯函数等适当的函数近似地表现它。
实施例4
实施例4是用于执行本发明的实施方式的用户界面。为了自动地进行实施例1～实施例3所示的测量，必须事先制作指定了各种条件的执行方案。在该执行方案中，如图12所示，将指定深度测量区域1201而根据深度测量区域1201确定的图案密度计算区域1202显示到输入输出部024的画面上。
另外，除了指定用于计算图案密度的测量用光标1203的测量框1200以外，还在输入输出部024的画面上，显示图13A所示的指定侧壁膜材料和坑底材料的材料指定框、图13B所示的选择预先设定的测量采样信息的采样选择框。
进而，在输入输出部024的画面上，显示图14所示的摄像条件设定框、图15所示的测量结果输出框、另外在实施例1～实施例3中图16A所示的在深度测量中使用的深度和图像信号的标准曲线显示框、以及在实施例2～实施例3中在深度测量中使用的屏蔽指标值和图像信号的标准曲线显示框。
另外，在图2的扫描电子显微镜***100通过网络与外部的设计数据管理服务器连接的情况下，在输入输出部024的画面上，显示图17所示的设计数据上的半导体图案布局1701、深度测量区域601和密度计算区域602的位置关系显示框。
进而，在对照图案配置、计算出的密度是否满足能够应用预先准备的数据库的条件，而在不满足条件的情况下，在输入输出部024的画面上显示图18所示的发出警报的警报显示框。
根据实施例4，能够指定为了执行本发明的实施方式而需要用户输入的项目。作为输入项目，有深度测量区域、材料(侧壁、坑底)、采样执行方案、摄像条件等，作为输出，有图像信号、图案密度、深度、(尺寸值)等。另外，能够单独或组合地将深度测量区域、密度计算区域、尺寸测量用光标、标准曲线、设计数据、警报等的一个或多个显示到输入输出部024的画面上。
附图标记说明
001：摄像光学***；021：控制部；022：处理部；023：存储部；024：输入输出部；100：扫描电子显微镜***；101：电子枪；102：初级电子线；103：聚束透镜；104：偏转器；105：物镜；106：环状闪烁器；108：工作台；110：低角度BSE；111：光纤；112：光电倍增管；113：生成低角度BSE像的图像生成部；200：试料。

Claims (10)

1.一种扫描电子显微镜***，其特征在于，具备：
初级电子线照射单元，其向具有在第一图案的周边区域形成的第二图案的基板的上述第一图案照射初级电子线；
检测单元，其检测从被上述初级电子线照射单元照射了初级电子线的基板释放的后方散射电子；
图像生成单元，其生成与通过上述检测单元检测出的后方散射电子的强度对应的电子线图像；
指定单元，其在通过上述图像生成单元生成的电子线图像上，指定存在上述第一图案的深度测量区域；以及
处理单元，其求出上述深度测量区域的图像信号和存在上述第二图案的上述周边区域内的图案密度，根据该求出的上述深度测量区域的图像信号和上述周边区域内的图案密度，推定上述深度测量区域内的上述第一图案的深度。
2.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜***，其特征在于，
上述初级电子线照射单元向具有在作为凹状图案的上述第一图案的周边区域形成的作为凹状图案的上述第二图案的基板的上述第一图案照射上述初级电子线。
3.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜***，其特征在于，
上述处理单元使用上述周边区域内的上述基板内的固体所占的比例即上述图案密度，推定上述第一图案的深度。
4.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜***，其特征在于，
上述扫描电子显微镜***还具备：数据库，其预先存储了上述深度测量区域的图像信号和上述深度测量区域内的上述第一图案的深度和上述周边区域内的图案密度的关系，
上述处理单元参照上述数据库，求出与上述求出的深度测量区域的图像信号和上述周边区域内的图案密度对应的上述深度测量区域内的上述第一图案的深度。
5.根据权利要求4所述的扫描电子显微镜***，其特征在于，
上述数据库针对多种上述第一图案中的每一个，存储上述深度测量区域内的上述第一图案的深度与上述周边区域内的图案密度的关系。
6.一种图案的深度测量方法，其特征在于，包括：
照射工序，向具有在第一图案的周边区域形成的第二图案的基板的上述第一图案照射初级电子线；
检测工序，检测从通过上述照射工序照射了初级电子线的基板释放的后方散射电子；
图像生成工序，生成与在上述检测工序中检测出的后方散射电子的强度对应的电子线图像；
指定工序，在上述图像生成工序中生成的电子线图像上，指定存在上述第一图案的深度测量区域；以及
处理工序，求出上述深度测量区域的图像信号和存在上述第二图案的上述周边区域内的图案密度，根据该求出的上述深度测量区域的图像信号和上述周边区域内的图案密度，推定上述深度测量区域内的上述第一图案的深度。
7.根据权利要求6所述的图案的深度测量方法，其特征在于，
上述深度测量区域内的上述第一图案和上述周边区域内的上述第二图案是形成在上述基板内的凹状图案。
8.根据权利要求6所述的图案的深度测量方法，其特征在于，
上述周边区域内的图案密度是上述周边区域内的上述基板的固体所占的比例。
9.根据权利要求6所述的图案的深度测量方法，其特征在于，
上述深度测量方法还包括：预先将上述深度测量区域的图像信号和上述深度测量区域内的上述第一图案的深度和上述周边区域内的图案密度的关系存储到数据库中的存储工序，
上述处理工序参照上述数据库，求出与上述求出的深度测量区域的图像信号和上述周边区域内的图案密度对应的上述深度测量区域内的上述第一图案的深度。
10.根据权利要求9所述的图案的深度测量方法，其特征在于，
上述存储工序针对多种上述第一图案中的每一个，将上述深度测量区域内的上述第一图案的深度与上述周边区域内的图案密度的关系预先存储到上述数据库中。
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