DE112014007338B3

DE112014007338B3 - Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung sowie Bilderzeugungsverfahren

Info

Publication number: DE112014007338B3
Application number: DE112014007338.5T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Yokosuka; Chahn Lee; Hideyuki Kazumi; Hajime Kawano; Shahedul Hoque; Kumiko Shimizu; Hiroyuki Takahashi
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: DE112014003984T5; US10720306B2; WO2015045498A1; JPWO2015045498A1; US11798780B2; US20170278671A1; JP6239633B2; US20190180979A1; US20200312615A1; US20220122804A1; DE112014007346B4; US11239052B2; DE112014003984B4; US9697987B2; US10249474B2; US20160240348A1

Abstract

Bei dem mit einem Strahl geladener Teilchen abtastenden Mikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung werden anlässlich des Erwerbs eines Bildes des Sichtfeldes beabstandete Strahl-Bestrahlungspunkte eingestellt. Ferner wird ein Ablenker so gesteuert, dass die Abtastung des Strahls geladener Teilchen bei der Bestrahlung des Strahls geladener Teilchen von Stellen auf der Probe, die zwischen den jeweiligen Bestrahlungspunkten liegen, mit einer höheren Geschwindigkeit durchgeführt wird, als beim Bestrahlen des Strahls geladener Teilchen von Stellen auf der Probe, die den jeweiligen Bestrahlungspunkten entsprechen (Positionen auf der Probe, die den jeweiligen Bildelementen entsprechen, bei denen eine Detektion eines Signals erfolgt). Dadurch können Einflüsse einer elektrischen Aufladung, die in Mikrobereichen innerhalb des Sichtfeldes auftreten, abgeschwächt und gesteuert werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, insbesondere eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, die mittels einer Abtastung mit einem Strahl Bilddaten und Signalverlaufsdaten erzeugt.
Technischer Hintergrund
Im Zuge der Verkleinerung von Halbleitermustern nimmt die Notwendigkeit einer Formkontrolle zu, da bereits geringfügige Unterschiede in der Form Einfluss auf die Betriebscharakteristiken einer Vorrichtung ausüben können. Aus diesem Grund wird von einem Rasterelektronenmikroskop (REM), das zur Prüfung und Messung von Halbleitern verwendet wird, eine Steigerung der herkömmlichen hohen Empfindlichkeit und hohen Präzision erwartet. Mit dem REM wird die Form der Oberfläche betrachtet, indem bei der Bestrahlung einer Probe mit einem Elektronenstrahl von der Probe emittierte Sekundärelektronen detektiert werden. Dabei ist die Energie der detektierten Sekundärelektronen niedrig und anfällig für eine Beeinflussung durch die elektrische Aufladung der Probe. Die Verkleinerung der Muster in den letzten Jahren sowie die Verwendung von Materialien mit einer geringen Dielektrizitätskonstante, wie z. B. Low-k-Dielektrika, bringen die Einflüsse der elektrischen Aufladung ans Licht und es zeigen sich Fälle, in denen die Erfassung der Signale von Stellen, die kontrolliert werden müssen, schwierig ist.
Da die Energie der Sekundärelektronen, die bei der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl emittiert werden, unveränderlich ist, könnte es in diesem Fall zu einer Lösung führen, den Zustand der elektrischen Aufladung der Probenoberfläche zu verändern. In der Patentliteratur 1 ist ein Verfahren offenbart, bei dem sich durch die Änderung der bestrahlten Stromstärke die Detektionsrate von Fremdkörpern verbessert. Ferner ist in der Patentliteratur 2 ein Verfahren offenbart, bei dem eine elektrische Aufladung der Oberfläche unterdrückt wird, indem der Abstand bei der Elektronenstrahlabtastung entsprechend der Zeitkonstante der elektrischen Aufladung der betrachteten Probe geändert wird. In der Patentliteratur 3 ist ein Verfahren offenbart, bei dem durch eine Änderung der Abtastgeschwindigkeit eines Teilbereichs innerhalb des Sichtfeldes der Zustand der sich auf der Oberfläche verteilenden elektrischen Aufladung gesteuert wird.
Literatur zum Stand der Technik
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. JP 2002 353279 A
Patentliteratur 2: JP Patent Nr. JP 4 914 180 B2 (Patentfamilie US 7 763 852 B2 )
Patentliteratur 3: JP Patent Nr. JP 5 341 924 B2 (Patentfamilie WO 2012/102301 A1 und US 2013/0306866 A1 )

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wie in den Patentliteraturen 1 und 2 erläutert, gibt es Fälle, bei denen durch die Veränderung der Betrachtungsbedingungen, wie z. B. der Stromstärke der Bestrahlung oder der Energie der bestrahlten Primärelektronen, und des Abstands zwischen den Abtaststrahlen (Y-Richtung) die elektrische Aufladung der Oberfläche gesteuert und das Signalvolumen der betrachteten Stelle optimiert werden kann. Andererseits werden bei tatsächlichen Stichproben durch z. B. eine Verkleinerung oder Schichtbildung aus mehreren Materialien die Einflüsse einer elektrischen Aufladung auf winzigere Bereiche sichtbar, wobei die Möglichkeit besteht, dass eine Optimierung zwischen den Abtaststrahlen allein nicht ausreicht, und die Einflüsse der elektrischen Aufladung auf die Mikrobereiche bestehen bleiben.
Ferner wird in der Patentliteratur 3 ein Vordosierungsverfahren erläutert, das die elektrische Aufladungsgröße des Innenseitenbereichs relativ verringert, indem bei der Strahlabtastung (vordosierte Abtastung) zum Anlagern einer elektrischen Aufladung auf einer Probe, innerhalb des Abtastbereichs der Innenseitenbereich im Vergleich zum Außenseitenbereich schneller abgetastet wird, wobei jedoch ebenfalls die Möglichkeit besteht, dass die Einflüsse der elektrischen Aufladung auf die Mikrobereiche bestehen bleiben.
US 2010/0163727 A1 offenbart ein weiteres herkömmliches Elektronenstrahlgerät.
Im Folgenden wird eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung erläutert, deren Aufgabe in der Realisierung der Abschwächung oder Steuerung von Einflüssen der elektrischen Aufladung auf Mikrobereiche besteht.
Lösung des Problems
Als eine Form zum Erfüllen der obigen Aufgabe wird eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung vorgeschlagen, wie sie im Anspruch 1 definiert ist. Ein entsprechendes Bilderzeugungsverfahren ist im Anspruch 9 angegeben. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen davon.
Als eine weitere, zum Verständnis der Erfindung nützliche Form wird ferner im Folgenden eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Quelle geladener Teilchen, einen Ablenker, der mit dem von der Quelle geladener Teilchen emittierten Strahl geladener Teilchen eine Probe abtastet, einen Bildspeicher, der Signale speichert, die dadurch erhalten werden, dass die Probe von dem Strahl geladener Teilchen abgetastet wird, und eine Steuervorrichtung aufweist, die den Ablenker steuert, wobei die Steuervorrichtung in der Annahme, dass zumindest zwei Zustände gegeben sind, zumindest entweder die Abtastgeschwindigkeit oder der Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten beim Abtasten des Strahls geladener Teilchen, die in den jeweiligen Zuständen erhaltenen Signale evaluiert und zumindest entweder die Abtastgeschwindigkeit oder den Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten auswählt, bei der/dem das Evaluierungsergebnis bestimmte Bedingungen erfüllt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der obige Aufbau ermöglicht es, eine Abschwächung der Einflüsse einer elektrischen Aufladung auf Mikrobereiche innerhalb eines Sichtfeldes, oder die Steuerung der elektrischen Aufladung in Mikrobereichen durchzuführen.
Figurenliste

[1] 1 stellt eine Übersicht eines Rasterelektronenmikroskops dar.
[2] 2 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Einstellen der Betrachtungsbedingungen entsprechend den Bereichen von Interesse darstellt.
[3] 3 zeigt ein Beispiel eines Bildschirms, der das Evaluierungsergebnis der Bildauflösung der Bereiche von Interesse pro Kombination von Abtastgeschwindigkeit und Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten darstellt.
[4] 4 zeigt die Bestrahlungssequenz des Strahls bei einer Unterteilung des Sichtfeldes in blockförmige Teile.
[5] 5 zeigt ein Beispiel eines Abtastsignals, mit dem der Ablenker versorgt wird.
[6] 6 zeigt ein Beispiel eines Systems zur Messung von Halbleitern, das ein Rasterelektronenmikroskop umfasst.
[7] 7 zeigt ein Beispiel einer grafischen Benutzeroberfläche zum Einstellen der Bereiche von Interesse des Betrachtungsmusters.
[8] 8 zeigt ein Beispiel eines Bildes einer normalen Abtastung eines Durchkontaktierung-/Grabenmusters und eines bei der Blockabtastung erhaltenen Bildes.
[9] 9 zeigt ein Beispiel eines Bildes mit dem Messobjekt im Sichtfeld als langsamer Abtastbereich und den übrigen Bereichen als schnelle Abtastbereiche.
[10] 10 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Bild durch die Strahl-Bestrahlung des Bereichs von Interesse gebildet wird.

Beschreibung der Ausführungsformen
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen wird hauptsächlich eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung erläutert, bei der die Abtastgeschwindigkeit des Strahls und die Abstände zwischen den Bestrahlungspunkten bei der Strahlabtastung angepasst sind, um die Einflüsse einer elektrischen Aufladung auf minimale Teileinheiten im Sichtfeld abzuschwächen. Ferner wird eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung erläutert, bei der zumindest eine optimale Bedingung von entweder der Abtastgeschwindigkeit oder den Abständen zwischen den Bestrahlungspunkten herausgefunden wird.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel wird z. B. eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung erläutert, die ein Objektiv, das einen von einer Quelle geladener Teilchen emittierten Strahl geladener Teilchen fokussiert, einen Ablenker, der die Abtastposition des Strahls geladener Teilchen verändert, eine Steuervorrichtung, die den Abtastungs-Ablenker steuert, einen Probentisch zum Tragen der Probe und einen Detektor zum Detektieren der von der Probe emittierten geladenen Teilchen, aufweist, wobei der regulären Betrachtung vorausgehend als Betrieb einer Bedingungeneinstellung zum Einstellen , der Betrachtungsbedingungen die Abtastgeschwindigkeit des Strahls geladener Teilchen und der Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten wiederholt verändert und mehrere Daten erworben werden, und anhand dieser Daten die für das Messteil geeigneten Betrachtungsbedingungen ausgewählt werden können.
Durch das Einstellen der Betrachtungsbedingungen aufgrund der herausgefundenen Bedingungen kann während der fortgesetzten Veränderung der Abtastgeschwindigkeit und des Abstands zwischen den Bestrahlungspunkten das Signalvolumen des Messteils oder das Kontrastverhältnis verbessert werden.
1 ist eine schematische Darstellung eines Rasterelektronenmikroskops, bei dem es sich um eine Art einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung handelt. Ein mittels einer Elektronenkanone 1 erzeugter Elektronenstrahl 2 (Elektronenstrahl) wird durch eine Kondensorlinse 3 konvergiert und zuletzt mittels einer Objektlinse 5 auf eine Probe 6 konvergiert. Mittels eines Ablenkers 4 tastet der Elektronenstrahl 2 den Elektronenstrahl-Abtastbereich der Probe ab (im Folgenden auch als Scannen bezeichnet). Eine Beobachtung und Messung der Probe erfolgt, indem Primärelektronen zweidimensional abgetastet werden, und Sekundärelektronen 7, die im Inneren der Probe durch die Bestrahlung angeregt und von der Probe emittiert werden, durch einen Detektor 8 detektiert werden und die Signale der Elektronen in ein Bild konvertiert werden. Das in 1 beispielhaft dargestellte REM weist einen pro Bildelement die detektierten Signale speichernden Bildspeicher auf. Die detektierten Signale werden in diesem Bildspeicher gespeichert.
Handelt es sich bei der Probe um ein Dielektrikum, wird innerhalb des Abtastbereichs (Sichtfeld) während der REM-Betrachtung eine zweidimensionale elektrische Aufladungsverteilung gebildet. Bei den mit dem REM hauptsächlich detektierten Elektronen handelt es sich um Sekundärelektronen mit einem hohen Emissionsvolumen und einer geringen Energie (bis mehrere eV), die leicht Einflüssen durch eine auf der Oberfläche gebildete geringfügige elektrische Aufladung unterliegen. Daher verändern sich bei der REM-Betrachtung einer elektrisch aufgeladenen Probe die erhaltenen Bilder je nachdem, welche elektrische Aufladungsverteilung bei der Bestrahlung gebildet wird. Parameter zur Bestimmung der elektrischen Aufladungsverteilung auf der Oberfläche sind die Energie der Primärelektronen, die Einfluss auf das Emissionsvolumen der Sekundärelektronen hat, die Stromstärke, die Abtastsequenz der Elektronenstrahlen und die Abtastgeschwindigkeit.
Die Energie der Primärelektronen und die Stromstärke, die direkten Einfluss auf die elektrische Aufladung der Bestrahlungsstellen haben, sind dabei die wichtigsten Parameter bei der Suche nach den Betrachtungsbedingungen. Hat die Probenoberfläche eine gleichmäßige Materialqualität, ist auch das Emissionsvolumen der Sekundärelektronen konstant, sodass die Steuerung der elektrischen Aufladung als verhältnismäßig leicht durchführbar erachtet wird. Infolge der komplizierten Vorrichtungsstrukturen in den letzten Jahren werden jedoch häufig Muster gebildet, bei denen vielfältige Materialien miteinander kombiniert werden, wodurch eine Steuerung der elektrischen Aufladung nur aufgrund der Energie der Primärelektronen und der Stromstärke erschwert wird. Andererseits sind die Abtastsequenz und die Abtastgeschwindigkeit Parameter, die die Effizienz der Abschwächung der durch die Bestrahlung angesammelten elektrischen Aufladung widerspiegeln, sodass die Erfinder durch Untersuchungen zu der Erkenntnis gelangten, dass eine Anpassung dieser Parameter für die Messung und Prüfung wichtig ist.
Infolge der Verkleinerung von Halbleitervorrichtungen treten ferner in erheblichem Umfang Einflüsse auf die Bilder der elektrischen Aufladung von Proben auf. Bei einem herkömmlichen REM wurde im Allgemeinen die Abtastung des Elektronenstrahls für beide X und Y in einer Richtung durchgeführt. Aufgrund der Einflüsse der elektrischen Aufladung innerhalb des Sichtfeldes kommt es jedoch vor, dass die Menge der Detektionssignale von Stellen, die beobachtet werden sollen, sehr gering ist, oder dass zwar Signale detektiert werden können, aber kein Kontrast zu den umgebenden Mustern erfasst wird. Ferner wird andererseits bei Mustern eines großen Aspektverhältnisses (= Tiefe/Lochdurchmesser (oder Grabenbreite)), z. B. tiefen Löchern oder tiefen Gräben, zwar ein Verfahren ergriffen, bei dem unter Ausnutzung einer positiven elektrischen Aufladung das Detektionsvolumen von Sekundärelektronen vergrößert wird, aufgrund der Verteilung der positiven elektrischen Aufladung kommt es jedoch vor, dass die Bilder des Lochbodens oder des Grabenbodens verzerrt sind.
Es wird zwar angenommen, dass eine Steuerung der elektrischen Aufladungsverteilung auf der Probenoberfläche zur Unterdrückung der Entstehung derartiger Phänomene wirkungsvoll ist, es dauert jedoch ausgesprochen lange, bis herausgefunden wird, welches das optimale Abtastverfahren ist, da die Form und die Maße der von dem Bestrahlungsbereich umfassten Betrachtungsmuster unregelmäßig ist. Auch im Hinblick auf das Material für die Bildung der Muster kommt es durch Unterschiede im Herstellungsprozess zu unterschiedlichen elektrischen Aufladungscharakteristiken, sodass es passieren kann, dass der Wafer des einen Prozesses gut gesehen wird, während bei einem anderen Prozess die Betrachtung schwierig ist.
Im Folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Verfahren zur Bestimmung der Abtastbedingungen erläutert, bei dem entsprechend den Betrachtungsmustem die Abtastgeschwindigkeit des Elektronenstrahls und der Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten verändert wird, und dadurch das Volumen der Detektionssignale des Bereichs, der betrachtet werden soll oder das Kontrastverhältnis verbessert wird. Insbesondere wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Verfahren erläutert, bei dem Bedingungen gesucht werden, unter denen das Signalvolümen oder das Kontrastverhältnis optimal wird, indem die beiden Parameter der Abtastgeschwindigkeit und des Abstands zwischen den Bestrahlungspunkten verändert werden.
2 ist ein Flussdiagramm für die Einstellung der Betrachtungsbedingungen. Zunächst wird ein Bestrahlungsbereich (Sichtfeld) für die Betrachtung so eingestellt, dass die Betrachtungsmuster umfasst sind. Dazu werden die Betrachtungsvergrößerung und der Betrachtungswinkel (Winkel des Sichtfeldes zu den Betrachtungsmustern) festgelegt. Als nächstes werden die Bereiche (Bereiche von Interesse) festgelegt, in denen die Längenmessung (Kontrolle) innerhalb des Sichtfeldes durchgeführt wird.
Dabei wird als Indikator für die Optimierung entweder das durchschnittliche Signalvolumen (Luminanz) der Bereiche von Interesse, das Kontrastverhältnis zu einer gesondert festgelegten Stelle, das KRV (Kontrast-Rauschen-Verhältnis) zu einer gesondert festgelegten Stelle, oder die Schrumpfung eines gesondert festgelegten Bereichs festgelegt. Für den Fall, dass das Kontrastverhältnis festgelegt wurde, werden die Bereiche von Interesse und ein Bereich zum Berechnen des Kontrastverhältnisses zusätzlich festgelegt. Das KRV drückt die Größe des Kontrasts der Bereiche von Interesse gegenüber dem Rauschen aus, wobei zusätzlich zu dem Bereich zum Berechnen des Kontrastverhältnisses auch ein Bereich zum Beurteilen des Rauschens festgelegt wird. Wird die Schrumpfung als Indikator festgelegt, werden ein Bereich zur Beurteilung der Schrumpfung und ein zulässiger Wert für die Schrumpfung festgelegt. Je nach Material kommt es vor, dass Änderungen der Form aufgrund von Beschädigungen durch die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen auftreten, sodass durch die Bestimmung der Schrumpfung als Indikator eine Suche nach Betrachtungsbedingungen mit einer geringen Beschädigung möglich ist. Gegenüber dem festgelegten Sichtfeld wird ein Scannen ausgeführt, wobei die Abtastgeschwindigkeit und der Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten um bestimmte Bedingungen geändert werden. Dabei entspricht die Abtastgeschwindigkeit der Geschwindigkeit, mit der das Innere des Sichtfeldes abgetastet wird, und der Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten der Aufteilungszahl der X-Richtung und der Y-Richtung innerhalb des Sichtfeldes. Je größer die Aufteilungszahl ist, desto enger wird der Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten. Wird z. B. das Innere des Sichtfeldes mit 512 × 512 Pixeln abgetastet, wird der Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten 1 (stetig), wenn die Aufteilungszahl von XY jeweils 512 beträgt. Aus den vom jeweiligen Scannen als Ergebnis erzielten Bildern wird der Wert des Indikators (entweder durchschnittliches Signalvolumen, Kontrastverhältnis, KRV oder Schrumpfung) extrahiert.
Das erzielte Ergebnis ist in einem in der unteren Grafik von 3 anhand eines Beispiels veranschaulichten zweidimensionalen Kennfeldes dargestellt. Bei diesem Beispiel wird ein Beispiel erläutert, bei dem die Messbedingungen für ein z. B. in der oberen Grafik von 3 anhand eines Beispiels veranschaulichtes Durchkontaktierungs-/Grabenmuster extrahiert werden. Bei diesem Beispiel wird ein Beispiel erläutert, bei dem der Durchmesser des Bodens der Durchkontaktierung das Messobjekt ist, wobei der Boden der Durchkontaktierung als Bereich von Interesse eingestellt wird und das Signalvolumen (Luminanz) und der Kontrast (z. B. die Luminanzdifferenz zu einem anderen festgelegten Bereich) dieses Bereichs herausgefunden wird. Die in der oberen Grafik von 3 anhand eines Beispiels veranschaulichte Durchkontaktierung wird gebildet, indem auf ein unteres Schichtmuster 302 ein oberes Schichtlinienmuster 301 aufgeschichtet wird. Die Achsen des Kennfeldes sind die Abtastgeschwindigkeit und der Abstand zwischen den Belichtungspunkten, und drücken die Indikatorwerte der jeweiligen Bedingungen aus. Die einzelnen Felder des Kennfeldes werden ferner mit der Luminanz entsprechend dem erzielten Signalvolumen und Kontrastverhältnis ausgedrückt. Zum Beispiel wird das Signalvolumen oder das Kontrastverhältnis umso größer dargestellt, je heller die Farbe des Kennfeldes ist. Aufgrund des Durchführens einer solchen Anzeige wird es möglich, die Kombination der angemessenen Abtastungsbedingungen leicht herauszufinden.
Es ist ferner möglich, anhand des Kennfeldes die Bedingungen für die besten Indikatorwerte (z. B. das Feld, in dem die Luminanz oder der Kontrast am höchsten ist) automatisch einzustellen. Es ist aber, auch möglich, dass ein Bediener die Bedingungen auf dem erhaltenen Kennfeld auswählt. Die Abtastsequenz der ausgewählten Bedingungen (Nummern der gescannten Pixel oder Änderung der Bestrahlungspunkte mittels Animation) kann der Bediener auf einem Bildschirm anzeigen und bestätigen. Die erzielten Betrachtungsbedingungen bezüglich der Abtastgeschwindigkeit und dem Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten werden auf der Festplatte der Vorrichtung oder in einem Speicher gespeichert, wobei die Vermessung für die Längenmessung ausgeführt wird, indem die gespeicherten Betrachtungsbedingungen ausgelesen werden.
Hinsichtlich der Betrachtungsbedingungen ist auch ein Einlesen bei einem Bilderwerb möglich, der auf einem Rezept beruht, wobei durch die Durchführung einer Positionsanpassung der Betrachtungsmuster z. B. mittels einer Adressierung eine Betrachtung unter den gleichen Bedingungen möglich ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird selbst bei einem Bereich von Interesse, bei dem ein Extrahieren der Form oder des Materialkontrasts schwierig ist, eine Beurteilung über das Vorliegen oder Nichtvorliegen der optimalen Betrachtungsbedingungen möglich, wodurch z. B. im Herstellungsprozess von Halbleitern eine noch präzisere und effektivere Prozessverwaltung ermöglicht wird.
Als nächstes wird im Folgenden das Einstellverfahren der Abtastsequenz bei einer Vergrößerung des Abstands zwischen den Bestrahlungspunkten erläutert. Der Abstand zwischen den Betrachtungspunkten wird eingestellt, indem innerhalb des Sichtfeldes in XY-Richtung eine Aufteilung in Blöcke von M × N erfolgt. Dabei erfolgt die Aufteilung in Pixel-Einheiten des Bildes. Abgesehen von der Einstellung der Aufteilungszahl anhand der Pixelzahl des erworbenen Bildes, ist es auch möglich, auf der Basis der Größe der Blöcke und der Pixelzahl das Sichtfeld des erworbenen Bildes und die Pixelzahl einzustellen.
4 zeigt ein Beispiel für den Fall, dass ein Bild von 6 × 9 Pixel in 3 × 3 Blöcke aufgeteilt wurde. Dabei wird der Fall gezeigt, dass bei den 3 × 3 Blöcken die Abtastung links oben bei Block 1 beginnt. Zunächst wird links oben Pixel „1“ von Block 1 bestrahlt. Da innerhalb der jeweiligen Blöcke die gleiche Stelle bestrahlt wird, stimmt die Größe des Blocks mit dem Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten überein. In den jeweiligen Blöcken wird Pixel „1“ bestrahlt. Anschließend wird wieder in Block 1 rechts unten Pixel „2“ innerhalb des Blocks bestrahlt. Dabei wird als Grundlage für die Auswahl von Pixel „2“ die Entfernung zu dem in den jeweiligen Blöcken in der Vergangenheit bestrahlten Pixel „1“ ermittelt, und das Pixel ausgewählt, bei dem die Einflüsse einer elektrischen Aufladung am geringsten werden. Der nächste Bestrahlungsblock ist dann Block 1, wobei im Hinblick auf die Auswahl des Pixels innerhalb eines Blocks die Evaluierung der Einflüsse unter der Bedingung erfolgt, dass dieser von Blöcken umgeben ist (z. B. Block Nr. 5 in 4). Die Einflüsse zwischen Pixeln, die bestrahlt werden, und in der Vergangenheit bestrahlten Pixeln ist in dem nachstehenden Ausdruck (1) dargestellt. Gibt es innerhalb des Sichtfeldes mehrere Materialien oder verschiedene Formen (Höhen), kann dieser auch mit einem Gewichtungsfaktor der elektrischen Aufladung multipliziert werden. Dabei wird der Abstand zum (1, 1) Pixel „1“ der jeweiligen Blöcke ermittelt und das Pixel mit dem größten Abstand zum nächsten Bestrahlungspunkt bestimmt. $F (i, j) = \sum_{k = 1}^{9} \frac{1}{R {({(1,1)}_{k} - (i, j))}^{2}}$
Das dritte bestrahlte Pixel nach dem Bestrahlen von Pixel „1“ der jeweiligen Blöcke, bei denen es sich um den zweiten Bestrahlungspunkt handelt, wird mit Hilfe des nachstehenden Ausdrucks (2) ermittelt. Abgesehen von der Entfernung zu dem in der Vergangenheit bestrahlten Pixel wird dieser mit einem Koeffizienten zur Abschwächung aufgrund der Zeit multipliziert. Dies erfolgt zur Differenzierung der Einflüsse der elektrischen Aufladung bei dem unmittelbar vorher bestrahlten Pixel „2“ und dem davor bestrahlten Pixel „1“. Der Abschwächungskoeffizient t der elektrischen Aufladung kann dabei auch von einem Bediener eingestellt werden. Auf die gleiche Weise wird das vierte bestrahlte Pixel mit Hilfe des Ausdrucks (3) ermittelt. $F (i, j) = \sum_{k = 1}^{9} \frac{1}{R {({(3,2)}_{k} - (i, j))}^{2}} + t \sum_{k = 1}^{9} \frac{1}{R {({(1,1)}_{k} - (i, j))}^{2}}$
$F (i, j) = \sum_{k = 1}^{9} \frac{1}{R {({(2,2)}_{k} - (i, j))}^{2}} t \sum_{k = 1}^{9} \frac{1}{R {({(3,2)}_{k} - (i, j))}^{2}} + t^{2} \sum_{k = 1}^{9} \frac{1}{R {({(1,1)}_{k} - (i, j))}^{2}}$
Die Bestrahlungssequenz innerhalb des Bereichs von Interesse wird festgelegt, indem die vorstehende Verarbeitung für alle Pixel der jeweiligen Blöcke durchgeführt wird. Erfolgt keine Wichtung der Materialcharakteristik oder der Form, wird die Bestrahlungssequenz anhand der Anzahl der Pixel des Blocks festgelegt, sodass es auch möglich ist, eine an die Blockgröße angepasste Bestrahlungssequenz vorab zu tabellieren.
<Abtastsignale>
Die Abtastsignale bei einer diskontinuierlichen Bestrahlung, wie in 4 dargestellt, werden in 5 anhand eines Beispiels veranschaulicht. 5 stellt den Wandel des X-Scansignals und des Y-Scansignals (die Bewegung zwischen den jeweiligen Pixeln ist mit (a), (b), (c) angegeben) bei einer Abtastung des Elektronenstrahls von dem Pixel „1“ von Block 1 bis zum Pixel „1“ von Block 4 in 4 dar, wobei die Querachse die Zeit t ist. In 5 stellt V die maximale Ablenkspannung in X- und Y-Richtung dar. Bei dem vorliegenden Beispiel wird ein Beispiel erläutert, das ein elektrostatisches Ablenkgerät verwendet, sodass das Ablenksignal als Spannungswert angegeben wird.
Mit einer gegebenen Bestrahlungszeit der Pixel von Δt werden die während der Bestrahlungszeit Δt emittierten Elektronen detektiert. Die Steigung α des Scan-Signals drückt die Geschwindigkeit des Scannens aus, wobei die Bewegung des Elektronenstrahls umso schneller ist, je größer die Steigung ist. Da hinsichtlich der Bewegung zwischen den Pixeln anzunehmen ist, dass dort eine größere Steigung α vorliegt als beim normalen Scannen und die Bewegung des Elektronenstrahls umso schneller ist, je größer die Steigung ist, kann die Anzahl der bestrahlten Elektronen beim Bewegen zwischen den bestrahlten Pixeln reduziert werden. Es ist auch möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit anhand der bestrahlten Stromstärke und des Abstands zwischen den Bestrahlungspunkten (Entfernung ΔL) zu ermitteln. Die Änderung der Abtastzeit als Parameter entspricht ferner der Änderung der Zeit Δt, in der die Pixel bestrahlt werden. Durch eine Änderung von Δt und ΔL wird ein Bild erworben. Die Verwendung des vorstehenden XY-Scansignals ermöglicht eine auf Punkten basierende Bestrahlung des Elektronenstrahls, sodass der elektrische Aufladungszustand der Oberfläche entsprechend dem Material und der Struktur der Probe gesteuert werden kann.
Wie anhand von 5 erläutert wurde, können dadurch, dass gegenüber der Strahlabtastung bei der Detektion (Abtastung) von Signalen die Abtastgeschwindigkeit der Strahlabtastung beim Bewegen zwischen den Pixeln höher eingestellt wird, die erforderlichen Signale sichergestellt werden, während gleichzeitig die Einflüsse der elektrischen Aufladung durch die Strahl-Bestrahlung abgeschwächt werden können. Da insbesondere für den Fall einer Abtastung, bei der mehrere Pixel übersprungen werden, zum Erzielen von Signalen eines Rahmenanteils die gleiche Abtastlinienspur mehrere Male von dem Strahl abgetastet wird, gilt dieses Verfahren, bei dem für den Signalerwerb nicht verwendete Strahl-Bestrahlungen intensiv unterdrückt werden, als ausgesprochen effektiv.
Gemäß einer wie in 5 durch ein Beispiel veranschaulichten Abtastung mittels eines Abtastsignals ist sowohl eine Abschwächung des Ansammelns einer elektrischen Aufladung durch die kontinuierliche Bestrahlung angrenzender Abschnitte mit einem Strahl, als auch eine Abschwächung des Ansammelns einer elektrischen Aufladung durch das mehrmalige Strahlabtasten der gleichen Abtastspur möglich.
<Zusammenwirken mit den Projektdaten>
Die Steuervorrichtung eines Rasterelektronenmikroskops steuert die jeweiligen Strukturen eines Rasterelektronenmikroskops und weist die Funktion der Bildung eines Bildes aufgrund von detektierten Elektronen sowie die Funktion auf, basierend auf der Intensitätsverteilung der Detektionselektronen das durchschnittliche Signalvolumen und das Kontrastverhältnis von vorab eingestellten Bereichen von Interesse abzuleiten. In 6 ist ein Beispiel eines Mustermesssystems, das eine Rechenverarbeitungsvorrichtung 603 aufweist, dargestellt.
Dieses System umfasst ein Rasterelektronenmikroskop-System, das aus einem REM-Hauptteil 601, einer Steuervorrichtung 602 des REM-Hauptteils und einer Rechenverarbeitungsvorrichtung 603 besteht. In der Rechenverarbeitungsvorrichtung 603 integriert sind eine Rechenverarbeitungskomponente 604, die der Steuervorrichtung 602 bestimmte Steuersignale zuführt und eine Signalverarbeitung der von dem REM-Hauptteil 601 erzielten Signale ausführt, und ein Speicher 605, in dem die erzielten Bildinformationen und Rezeptinformationen gespeichert werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Steuervorrichtung 602 und die Rechenverarbeitungsvorrichtung 602 als separate Vorrichtungen erläutert, es kann sich jedoch auch um eine Steuervorrichtung in einer einteiligen Form handeln.
Durch die Strahlabtastung mittels eines elektrostatischen Ablenkgerätes 606 werden die von der Probe emittierten Elektronen oder die bei einer Konversionselektrode entstandenen Elektronen von einem Detektor 607 erfasst und durch einen in der Steuervorrichtung 602 integrierten A/D-Wandler in digitale Signale umgewandelt. Durch eine Bildverarbeitungs-Hardware, z. B. eine in der Rechenverarbeitungsvorrichtung 602 integrierte CPU, ASIC oder FPGA, wird eine der Aufgabe entsprechende Bildverarbeitung durchgeführt.
In der Rechenverarbeitungskomponente 604 integriert sind eine Messbedingungen-Einstellkomponente 608 zum Einstellen der Messbedingungen, z. B. die Abtastbedingungen des elektrostatischen Ablenkgerätes 606, anhand der z. B. mittels einer Eingabevorrichtung 613 eingegebenen Messbedingungen, und eine Bildcharakteristikvolumen-Berechnungskomponente 609 zum Ermitteln der Luminanz und des Kontrasts innerhalb des mittels der Eingabevorrichtung 613 eingegebenen Bereichs von Interesse anhand der erzielten Bilddaten. Ferner ist in der Rechenverarbeitungskomponente 604 eine Projektdaten-Extraktionskomponente 610 integriert, um anhand der mittels der Eingabevorrichtung 613 eingegebenen Bedingungen Projektdaten aus einem Projektdaten-Speichermedium 612 auszulesen, und falls erforderlich Vektordaten in Layoutdaten umzuwandeln. Außerdem ist eine Muster-Messungskomponente 611 integriert, um anhand des erworbenen Signalverlaufs die Maße des Musters zu vermessen. In der Muster-Messungskomponente 611 wird z. B. auf der Basis der Detektionssignale ein Linienprofil gebildet und eine Messung der Maße zwischen den Spitzen des Profils ausgeführt.
Überdies wird auf einer Anzeigevorrichtung, die an einer mit der Rechenverarbeitungsvorrichtung 603 über ein Netzwerk verbundenen Eingabevorrichtung 613 vorgesehen ist, eine grafische Benutzeroberfläche dargestellt, um dem Bediener z. B. Bilder und Prüfergebnisse anzuzeigen.
Es ist auch möglich, einen Teil der oder die gesamte Steuerung und Verarbeitung der Rechenverarbeitungsvorrichtung 603 auf z. B. elektronische Rechner mit einer integrierten CPU und einem Speicher, der Bilder speichern kann, verteilt zu verarbeiten und zu steuern. Ferner können die Steuervorrichtung 602 und die Rechenverarbeitungsvorrichtung 603 auch als eine einzige Rechenvorrichtung gegeben sein. Die Eingabevorrichtung 613 hat weiterhin die Funktion einer Bildaufnahmerezept-Erstellungsvorrichtung, die z. B. die Koordinaten der für die Prüfung erforderlichen elektronischen Geräte, Arten von Mustern und Aufnahmebedingungen (optische Bedingungen und Bedingungen wechselnder Stadien) umfassende Messbedingungen als Rezept für die Bildaufnahme einstellt. Ferner weist die Eingabevorrichtung 613 auch die Funktion auf, die eingegebenen Koordinateninformationen und Informationen bezüglich der Arten von Mustern mit den Layout-Informationen und Identifizierungs-Informationen von Mustern von Projektdaten abzugleichen und die erforderlichen Informationen aus dem Projektdaten-Speichermedium 612 auszulesen.
Die in dem Projektdaten-Speichermedium 612 gespeicherten Projektdaten werden z. B. im GDS-Format oder im OASIS-Format ausgedrückt und sind in einer bestimmten Form gespeichert. Die Art der Projektdaten ist ferner beliebig, solange eine Software zum Anzeigen der Projektdaten diese Formatform anzeigen und als Grafikdaten handhaben kann. Im Hinblick auf die Grafikdaten kann es sich ferner anstelle von Teilstrecken-Bildinformationen, die die aufgrund der Projektdaten gebildete Idealform des Musters darstellen, auch um Teilstrecken-Bildinformationen handeln, bei denen durch das Ausführen einer Belichtungssimulation eine Verformungsverarbeitung ausgeführt wurde, durch die sie an das tatsächliche Muster angenähert werden.
Bei der Messbedingungen-Einstellkomponente 608 werden durch den in 2 durch ein Beispiel veranschaulichten Schritt die angemessenen Abtastbedingungen eingestellt. Zum Beispiel können mittels der Eingabevorrichtung 613 durch das Einstellen der Größe des Sichtfeldes, der Position des Sichtfeldes (Koordinaten), der Größe des Bereichs von Interesse und der Position des Bereichs von Interesse die Betriebsbedingungen der Vorrichtung automatisch auf die Layoutdaten in der näheren Umgebung des durch die Projektdaten-Extrahierungskomponente 610 extrahierten Messobjektmusters eingestellt werden. Konkreter ausgedrückt wird die Position des Sichtfeldes pro Kombination von mehreren Bedingungen für die Abtastgeschwindigkeit und mehreren Bedingungen für den Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten festgelegt. Dabei werden mehrere Bereiche ausgewählt und als Sichtfelder registriert, bei denen die Musterstruktur in dem Sichtfeld gleich ist und die außerdem an verschiedenen Stellen positioniert sind.
Im Übrigen werden bei der Projektdaten-Extraktionskomponente 610 aufgrund der mittels der Eingabevorrichtung 613 eingegebenen Bedingungen die Projektdaten aus dem Projektdaten-Speichermedium 612 ausgelesen, und falls erforderlich können durch die Konversion von Vektordaten in Layoutdaten das Sichtfeld und die Bereiche von Interesse ausgehend von den Layoutdaten eingestellt werden.
Bei der Messbedingungen-Einstellkomponente 608 wird eine Änderung der vorstehenden Abtastgeschwindigkeit und des Bestrahlungspunktabstands ausgeführt. Die Bildcharakteristikvolumen-Berechnungskomponente 609 extrahiert ferner aus dem erworbenen Bild die Signalinformationen des Bereichs von Interesse und erzeugt ein Anzeigesignal der Eingabevorrichtung 613. Die Bildcharakteristikvolumen-Berechnungskomponente 609 leitet aufgrund eines Detektionssignals den Indikatorwert des pro Abtastbedingung vorab eingestellten Bereichs von Interesse (durchschnittliches Detektionssignalvolumen oder Kontrastverhältnis zu einer festgelegten Stelle) ab, und zeigt ein in 3 durch ein Beispiel veranschaulichtes Kennfeld der Indikatorwerte, die der Abtastgeschwindigkeit und dem Bestrahlungsabstand entsprechen, z. B. auf dem Anzeigebildschirm der Eingabevorrichtung 613 an.
Die Festlegung der Bereiche von Interesse erfolgt ausgehend von dem vorab erworbenen Bild (oder den Layoutdaten). Die Bereiche von Interesse werden durch die Festlegung eines beliebigen zweidimensionalen Bereichs auf dem Bild festgelegt. 7 ist eine Grafik, die ein Beispiel eines Bildschirms einer grafischen Benutzeroberfläche zum Einstellen der Betriebsbedingungen des REMs darstellt. Insbesondere bei dem in 7 anhand eines Beispiels veranschaulichten Bildschirm einer grafischen Benutzeroberfläche ist eine Einstellkomponente zum Einstellen der Betriebsbedingungen des REMs bei der Durchführung der Abtastung zum Auswählen der geeigneten Abtastbedingungen aus mehreren Abtastbedingungen vorgesehen. In einem Strahlbedingungen-Einstellfenster 701 sind mehrere Fenster zum Einstellen von Strahlbedingungen vorgesehen. Bei dem Beispiel von 7 ist eine Einstellung der Stelle (Koordinaten), Mustertyp (Art des Musters), Vacc (Beschleunigungsspannung des Strahls), Anzahl der Rahmen (Anzahl der Integralrahmen), Sichtfeld (Größe des Sichtfeldes), Sondenstrom (Strahlstrom) und Drehwinkel (Abtastrichtung) möglich.
Auf dem in 7 anhand eines Beispiels veranschaulichten Bildschirm einer grafischen Benutzeroberfläche sind eine Abtastgeschwindigkeit-Einstellkomponente 702, eine Abtastblock-Einstellkomponente 703 und eine Bildevaluierungsparameter-Auswahlkomponente 704 vorgesehen. Bei der Abtastgeschwindigkeit-Einstellkomponente 702 ist die Auswahl mehrerer Abtastgeschwindigkeiten möglich, wobei bei der Messbedingungen-Einstellkomponente 608 die Abtastbedingungen für die Anzahl der eingestellten Abtastgeschwindigkeiten oder die Kombination der Anzahl der eingestellten Abtastgeschwindigkeiten und des Abstands der Bestrahlungspunkte eingestellt und z. B. in dem Speicher 605 registriert werden. In der Abtastblock-Einstellkomponente 703 werden ferner z. B. die Koordinaten des als Bereich von Interesse einzustellenden Bereichs eingestellt. Ferner kann auch eine nicht dargestellte Einstellkomponente für die Bedingungen des Bestrahlungspunktabstands vorgesehen werden, sodass Bestrahlungspunktabstände zur Probe selektiert werden können. Durch das Markieren des Kontrollkästchens der Abtastbereichsdefinition ist es ferner möglich, dass nur der festgelegte Bereich von Interesse bestrahlt wird. Bei der Bildevaluierungsparameter-Einstellkomponente 704 wird ferner entschieden, mittels welcher Parameter der Bereich von Interesse als Gegenstand der Evaluierung bewertet wird. Bei dem in 7 anhand eines Beispiels veranschaulichten Bildschirm einer grafischen Benutzeroberfläche können zwei Parameter gewählt werden, und zwar der Kontrast des Bereichs von Interesse als Messobjekt und eines anderen Bereichs von Interesse, oder die Luminanz des Bereichs von Interesse. Der Bereich von Interesse wird auf dem Einstellbildschirm 705 eingestellt. Als Parameter für die Evaluierung des Bereichs von Interesse kann auch z. B. der Evaluierungswert der Auflösung von beispielsweise der Schärfe innerhalb des Bereichs von Interesse gegeben sein. Entsprechend der Aufgabe der Messung und Prüfung können auch andere Parameter zur Bildevaluierung ausgewählt werden.
Es wird angenommen, dass das Betrachtungsobjekt wie in 7 eine Durchkontaktierung innerhalb eines Grabens ist. Dabei wird für den Fall, dass das Signalvolumen des Bodens der Durchkontaktierung erhöht werden soll, der Boden der Durchkontaktierung als Bereich von Interesse mittels des Mauszeigerfeldes festgelegt. Der Indikator zur Optimierung ist dabei das Kontrastverhältnis zwischen dem Bereich von Interesse und der Umgebung oder das durchschnittliche Signalvolumen (Luminanz) des Bereichs von Interesse. Für den Fall, dass der Kontrast gewählt wird, legt der Bediener den die Luminanz vergleichenden Bereich B mittels des Mauszeigerfeldes fest. Dieser Indikatorwert wird ermittelt, indem die Abtastgeschwindigkeit (Scangeschwindigkeit) und der Abstand der Bestrahlungen (Scanblock) verändert werden. Im Hinblick auf die Abtastgeschwindigkeit und die Blockanzahl stellt der Bediener die erforderlichen Bedingungen ein. Es besteht dabei die Möglichkeit, sowohl für die Abtastgeschwindigkeit als auch für die Blockanzahl mehrere Bedingungen einzustellen.
Wie vorstehend ausgeführt werden durch die Evaluierung der Parameter des Bereichs von Interesse pro Abtastgeschwindigkeit und/oder Abstand zwischen Bestrahlungspunkten die geeigneten Abtastbedingungen ausgewählt, wodurch eine Unterdrückung der Einflüsse einer elektrischen Aufladung und die Durchführung einer hochpräzisen Messung ermöglicht wird.
Im Folgenden wird ein konkretes Beispiel der Erhöhung des Signalvolumens eines bestimmten Teils durch die Änderung des Abstands zwischen den Bestrahlungspunkten erläutert. 8 zeigt das Ergebnis einer Simulation, bei der die Form einer Durchkontaktierung-im-Graben betrachtet wurde, bei der innerhalb eines Grabens eine Durchkontaktierung vorliegt. Dabei handelt es sich um den Kontrast einer Form, bei der der Bereich von Interesse im Boden der Durchkontaktierung liegt. Das Muster wurde mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, die detektierten Elektronen von der Probe wurden pro jeweiliges Pixel gezählt und ein Detektionselektronenbild wurde gebildet. Bei der Simulation wurden ferner die Einflüsse der elektrischen Aufladung aufgrund der Primärelektronen und emittierten Sekundärelektronen berücksichtigt.
Anhand von 5 (a) können bei einem Scannen stets in einer Richtung (-X→+X, +Y→-Y) die Konturen des Lochbodens, der in der Mitte des Zwischenraums gebildet ist, nicht beurteilt werden. Im Vergleich dazu wurde das Innere des Sichtfeldes in 4 × 4 Blöcke unterteilt und eine Elektronenstrahl-Bestrahlung durchgeführt.
Bei 5 (b) können die Konturen des Lochbodens beurteilt werden, und der Kontrast des Lochbodens als Bereich von Interesse hat zugenommen. Dies liegt daran, dass durch die Änderung des Abstands zwischen den Bestrahlungspunkten die elektrische Aufladung der Oberfläche abgeschwächt wurde, und zeigt, dass die Optimierung der Betrachtungsbedingungen entsprechend der betrachteten Stelle effektiv ist. Bei der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Struktur sind der Zwischenraum und die Linien als Dielektrikum gebildet, wobei es vorkommen kann, dass sich je nach Herstellungsprozess die Charakteristiken der elektrischen Aufladung ändern. Wird in einem solchen Fall bei dem zu betrachtenden Wafer nur beim ersten Mal eine Optimierung der Betrachtungsbedingungen durchgeführt, können bei den weiteren Betrachtungen die gleichen Bedingungen reflektiert werden. Ferner können anhand der Änderung der Abtastgeschwindigkeit und des Abstands zwischen den Bestrahlungspunkten die Materialcharakteristiken der Probe, z. B. die Abschwächung der elektrischen Aufladung, prognostiziert werden.
Als Nächstes wird mit Hilfe der Zeichnungen ein Beispiel erläutert, bei dem die Abtastgeschwindigkeit in einem anderen Bereich als dem Bereich von Interesse geändert wird. Bei dem vorstehend angeführten Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel erläutert, bei dem im Vergleich dazu, wenn z. B. wie in 5 anhand eines Beispiels veranschaulicht, die den jeweiligen Pixeln entsprechenden Stellen auf der Probe mit einem Strahl geladener Teilchen bestrahlt werden (bei dem Beispiel von 5 ist die Geschwindigkeit Null), ein Ablenker so gesteuert wird, dass die Abtastung des Strahls mit geladenen Teilchen zwischen den jeweiligen Bildelementen mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgt. Dabei handelt es sich um die Realisierung einer Vereinbarung von beidem, der Sicherstellung der für die Messung erforderlichen Signale und des Ansammelns der elektrischen Aufladung, indem an den Stellen, an denen Signale erworben werden sollen (Abschnitte, die den jeweiligen Bildelementen entsprechen), die Abtastung mit einer geringen Geschwindigkeit (Stillstand eingeschlossen) durchgeführt wird, um das Bestrahlungsvolumen des Strahls zu erhöhen, und an den übrigen Stellen eine Abtastung mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgt, um das Ansammeln von elektrischer Aufladung zu unterdrücken. Andererseits kann es im Hinblick auf CD-REMs (REMs für kritische Abmessungen) zur Messung der Musterbreite vorkommen, dass Informationen des Randabschnitts zur Messung der Musterbreite ausgesprochen wichtig sind, während die übrigen Abschnitte weniger wichtig sind. Daher wird im Folgenden ein Abtastverfahren erläutert, das beides, eine hohe Präzisierung der Messung und eine Reduzierung der Einflüsse einer elektrischen Aufladung miteinander vereinbart, indem der Abschnitt des Bereichs von Interesse, der für die Messung erforderlich ist, mit einer niedrigen Geschwindigkeit abgetastet wird, und die übrigen Abschnitte mit einer hohen Geschwindigkeit abgetastet werden.
9 stellt ein Beispiel dar, bei dem innerhalb eines Sichtbereichs 901 vier Lochmuster 902 vorliegen. Dabei ist es einerseits für die Messung des Durchmessers der Lochmuster 902 in X-Richtung erforderlich, zumindest das Signal-Rauschen-Verhältnis der linken und rechten Ränder der Lochmuster zu verbessern, während es im Hinblick auf die übrigen Bereiche ausreicht, wenn die Form in einem gewissen Grad beurteilt werden kann. Unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung einer elektrischen Aufladung innerhalb des Sichtfeldes ist es vielmehr bevorzugt, wenn mit möglichst keinem Strahl bestrahlt wird.
Dafür wird ein Verfahren zur miteinander vereinbarten Realisierung von beidem, einer Unterdrückung der elektrischen Aufladung und einer hochpräzisen Messung vorgeschlagen, indem die Bereiche von Interesse 903 als Bereiche einer Abtastung mit einer niedrigen Geschwindigkeit (hoch effiziente Detektionsbereiche für Sekundärelektronen) eingestellt werden und in diesen Bereichen eine Abtastung mit einer niedrigen Geschwindigkeit durchgeführt wird, und bei den übrigen Bereichen eine Abtastung mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt wird. Dadurch, dass innerhalb der Bereiche von Interesse 903 selektiv eine Abtastung mit einer niedrigen Geschwindigkeit (außerhalb der Bereiche von Interesse eine Abtastung mit einer höheren Geschwindigkeit) erfolgt, wird eine Einbettung von eine hochpräzise Längenmessung ermöglichenden Bereichen von Interesse innerhalb eines Bildes, das einen Überblick des Musters als Messgegenstand ausdrückt, ermöglicht.
Im Hinblick auf die Abtastgeschwindigkeit innerhalb der Bereiche von Interesse ist es vorteilhaft, eine Bedingung auszuwählen, gemäß der z. B. die Höhendifferenz zwischen Boden und Spitze der Profilwellenform größer als ein bestimmter Wert (erster Schwellwert) wird. Um zu erreichen, dass auch in den Bereichen von Interesse keine übermäßige Strahl-Bestrahlung durchgeführt wird, ist es auch vorteilhaft, eine Bedingung einzustellen, gemäß der die Höhendifferenz zwischen Boden und Spitze einen bestimmten Wert (zweiter Schwellwert) nicht überschreitet.
Daher wird es gemäß diesem Ausführungsbeispiel möglich, beides, eine hohe Präzisierung der Messung und Prüfung als Aufgabe und eine Unterdrückung von Einflüssen der elektrischen Aufladung miteinander vereinbart zu realisieren, indem die Bereiche; in denen viele Signale erworben werden sollten, mit einer niedrigen Geschwindigkeit abgetastet werden und die übrigen Bereiche mit einer niedrigen Geschwindigkeit abgetastet werden.
10 stellt ein Beispiel dar, bei dem ein Bild gebildet wird, indem nur der Bereich von Interesse der Probe bestrahlt wird. Wird nach dem Adressieren des Betrachtungsmusters die Vergrößerung und Pixelanzahl bestimmt, kann beurteilt werden, in welchem Bereich sich der Bereich von Interesse befindet. Dadurch, dass der Benutzer vorab auf der grafischen Benutzeroberfläche eine bestimmte Wahrscheinlichkeit vorgibt und den Bestrahlungsbereich festlegt, werden nur Informationen des Bereichs von Interesse erhalten. Bei dieser Gelegenheit kann dadurch, dass ein Bild mit der gleichen Vergrößerung wie bei einer normalen Abtastung aller Flächen ausgegeben wird, auch eine Längenmessung des Bereichs von Interesse durchgeführt werden. Eine derartige Betrachtung ist bei einer Probe mit einer erheblichen elektrischen Aufladung und Schrumpfung (Beschädigung) effektiv.
Bezugszeichenliste

1: Elektronenquelle
2: Elektronenstrahl
3: Kondensorlinse
4: Ablenker
5: Objektlinse
6: Probe
7: Sekundärelektrode
8: Detektor

Relevante Aspekte der vorliegenden Erfindung

<1> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, die eine Quelle geladener Teilchen, einen Ablenker, der mit dem von der Quelle geladener Teilchen emittierten Strahl geladener Teilchen eine Probe abtastet, einen Bildspeicher, der Signale speichert, die dadurch erhalten werden, dass die Probe von dem Strahl geladener Teilchen abgetastet wird, und eine Steuervorrichtung aufweist, die den Ablenker steuert, wobei die Steuervorrichtung den Ablenker so steuert, dass im Vergleich zum Bestrahlen des Strahls geladener Teilchen auf Stellen der Probe, die den jeweiligen Bildelementen entsprechen, die Abtastung des Strahls geladener Teilchen zwischen den jeweiligen Bildelementen schneller durchgeführt wird.
<2> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach <1>, wobei die Steuervorrichtung aufgrund der Signale, die mittels der bei unterschiedlichen Abtastgeschwindigkeiten erzielten Signale erzielt werden, die Abtastgeschwindigkeit des Strahls geladener Teilchen festlegt.
<3> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach <2>, wobei die Steuervorrichtung die Abtastgeschwindigkeit auswählt, bei der ein durch die Signale gebildeter bestimmter Bereich von Interesse eines Bildes bestimmte Bedingungen erfüllt.
<4> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach <3>, wobei die Steuervorrichtung die Abtastgeschwindigkeit auswählt, bei der die Luminanzinformation innerhalb des Bereichs von Interesse, der Kontrast zwischen dem Bereich von Interesse und einem anderen Abschnitt, das KRV zwischen dem Bereich von Interesse und einem anderen Abschnitt oder die Schrumpfung des Bereichs von Interesse zu einer bestimmten Bedingung wird.
<5> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach <2>, wobei die Steuervorrichtung aus den Kombinationen unterschiedlicher Abtastgeschwindigkeiten und unterschiedlicher Abstände zwischen Bestrahlungspunkten die Abtastgeschwindigkeit und den Abstand zwischen Bestrahlungspunkten auswählt, bei der der durch die Signale gebildete bestimmte Bereich von Interesse des Bildes bestimmte Bedingungen erfüllt.
<6> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach <5>, wobei die Steuervorrichtung die Bildevaluierungsergebnisse pro Kombination aus Abtastgeschwindigkeit und Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten auf einer Anzeigevorrichtung in Form eines Kennfeldes anzeigt.
<7> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach <1>, wobei die Steuervorrichtung nur die Pixel abtastet, die dem Bereich von Interesse innerhalb eines von einem Bediener vorab festgelegten Sichtfeldes entsprechen, und ein REM-Bild einer bestimmten Pixelzahl zusammen mit den Pixeln abgesehen von dem Bereich von Interesse bildet.
<8> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, die eine Quelle geladener Teilchen, einen Ablenker, der mit dem von der Quelle geladener Teilchen emittierten Strahl geladener Teilchen eine Probe abtastet, einen Bildspeicher, der Signale speichert, die dadurch erhalten werden, dass die Probe von dem Strahl geladener Teilchen abgetastet wird, und eine Steuervorrichtung aufweist, die den Ablenker steuert, wobei die Steuervorrichtung, in der Annahme, dass zumindest zwei Zustände gegeben sind, zumindest entweder die Abtastgeschwindigkeit oder der Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten beim Abtasten des Strahls geladener Teilchen, die in den jeweiligen Zuständen erhaltenen Signale evaluiert und zumindest entweder die Abtastgeschwindigkeit oder den Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten auswählt, bei dem das Evaluierungsergebnis bestimmte Bedingungen erfüllt.
<9> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach <8>, wobei die Steuervorrichtung die Abtastbedingungen auswählt, bei denen die durchschnittliche Luminanz oder das Kontrastverhältnis des Bereichs von Interesse des Bildes, das durch die Abtastung des Strahls geladener Teilchen erzielt wurde, maximal wird.
<10> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach <8>, wobei die Steuervorrichtung beim wiederholten Verändern der Abtastgeschwindigkeit und des Abstands zwischen den Bestrahlungspunkten die X-Abtastwellenform und/oder die Y-Abtastwellenform beliebig verändert.
<11> Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach <8>, bei der eine Eingabevorrichtung vorgesehen ist, die ein Kennfeld mit der Abtastgeschwindigkeit auf einer Achse und dem Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten auf der anderen Achse anzeigt, und die Abtastgeschwindigkeit und der Abstand zwischen den Bestrahlungspunkten aufgrund einer Einstellung mittels dieses Kennfeldes eingestellt wird.

Claims

Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, die einen Ablenker (4, 606), der mit einem von einer Quelle (1) geladener Teilchen emittierten Strahl (2) geladener Teilchen eine Probe (6) abtastet, einen Bildspeicher (605), der Signale speichert, die dadurch erhalten werden, dass die Probe (6) von dem Strahl (2) geladener Teilchen abgetastet wird, und eine Steuervorrichtung (602) aufweist, die den Ablenker (4, 606) steuert, wobei die Steuervorrichtung (602) den Ablenker (4, 606) so steuert, dass die Abtastung zum sequentiellen Bestrahlen des Strahls (2) geladener Teilchen zur Bilderzeugung auf einer Stelle der Probe (6), die einem jeweiligen Pixel des in dem Bildspeicher (605) gespeicherten Bilds entspricht, so durchgeführt wird, dass ein Abstand zwischen einzelnen Pixeln geändert wird, wodurch mehrere Bilder entsprechend einem geänderten Abstand zwischen den einzelnen Pixeln erzeugt werden, und so eine Ablenkbedingung des Ablenkers (4, 606) basierend auf einer Evaluierung der mehreren Bilder bestimmt wird.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (602) den Ablenker (4, 606) so steuert, dass, im Vergleich zum Bestrahlen des Strahls (2) geladener Teilchen auf Stellen der Probe (6) zur Bilderzeugung, die Abtastung des Strahls (2) geladener Teilchen zwischen diesen Stellen der Probe (6) schneller durchgeführt wird.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (602) die Ablenkbedingung basierend auf Indikatorwerten bestimmt, die aus den mehreren Bildern erhalten wurden.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung (602) die Ablenkbedingung basierend auf wenigstens einer Evaluierung bestimmt, die ausgewählt ist aus: Signalvolumen der Bilder, Kontrastverhältnis, Kontrast-Rauschen-Verhältnis oder Schrumpfung eines Musters.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (602) die mehreren Bilder erzeugt, indem für eine Abtastregion in einem vorbestimmten Bereich ein Abstand zwischen einzelnen Stellen der Probe (6) geändert wird, die mit dem Strahl (2) geladener Teilchen zur Bilderzeugung zu bestrahlen sind.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (602) das Bild in mehrere, einem Abstand zwischen den einzelnen Pixeln entsprechende Blöcke unterteilt, und den Ablenker (4, 606) so steuert, dass der Strahl (2) geladener Teilchen sequentiell entsprechende Stellen in den unterteilten Blöcken bestrahlt.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung (602) den Abstand zwischen den einzelnen Pixeln ändert, indem die Größen der Blöcke geändert werden.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (602) den Ablenker (4, 606) so steuert, dass, wenn ein in dem Bild festgelegter Bereich von Interesse (903) mit dem Strahl (2) geladener Teilchen abgetastet wird, die Abtastung des Strahls (2) geladener Teilchen im Vergleich zu einer Region außerhalb des Bereichs von Interesse (903) mit einem kleineren Abstand der Bestrahlungspunkte zwischen den einzelnen Pixeln durchgeführt wird.
Bilderzeugungsverfahren zum Erzeugen eines Bilds unter Verwendung eines Signals, das durch Abtasten einer Probe (6) mit einem Strahl (2) geladener Teilchen erhalten wird, der aus einer Quelle (1) geladener Teilchen emittiert wurde, wobei der Strahl (2) geladener Teilchen so abgelenkt wird, dass die Abtastung des Strahls (2) geladener Teilchen zur Bilderzeugung auf einer Stelle der Probe (6), die einem jeweiligen Pixel des in dem Bildspeicher (605) gespeicherten Bilds entspricht, unter Änderung eines Abstands zwischen einzelnen Pixeln durchgeführt wird, wodurch mehrere Bilder entsprechend dem geänderten Abstand zwischen den einzelnen Pixeln erzeugt werden, und so eine Ablenkbedingung zum Ablenken des Strahls (2) geladener Teilchen basierend auf einer Evaluierung der mehreren erzeugten Bilder bestimmt wird.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 9, wobei, im Vergleich zum Bestrahlen des Strahls (2) geladener Teilchen auf Stellen der Probe (6) zur Bilderzeugung, die Abtastung des Strahls (2) geladener Teilchen zwischen diesen Stellen der Probe (6) schneller durchgeführt wird.