JP2005183369A - 試料の観察方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
実際に得られた観察画像における観察方向(あるいは電子線の入射方向)は設定値に対
し誤差を含むことが予想され、前記誤差分がその後の観察画像の解析に影響を与える。
【解決手段】
形状既知の試料に収束電子線を照射し、前記試料表面から放出される電子を検出し、前
記検出した電子の強度を画像化した画像を用い、前記形状既知の試料の画像上での幾何学
的な変形をもとに収束電子線の入射方向を推定し、この推定した集束電子線の入射方向の
情報を用いて観察対象試料のSEM画像から観察対象試料の3次元形状又は断面形状を求
めるようにした。
【選択図】 図2
Description
、SEM(Scanning Electron Microscope:走査電子顕微鏡)を用いて試料を観察する方
法及びその装置に関する。
ている。半導体パターンの電気的な特性には前記半導体パターンの高さ、ライン幅、側壁
傾斜角のほか、角の丸みといった微妙なパターン形状の変化も大きな影響を与える。その
ため、これらの寸法または形状を計測することによりプロセス変動を検知し、プロセスを
制御する技術が求められている。有効なプロセス制御を行うためには、SEM(Scanning
Electron Microscope:走査電子顕微鏡)による半導体パターンの側壁観察やSEMで取
得した画像(以下、SEM画像という)から三次元プロファイルを推定する技術が期待さ
れる。前記側壁観察や三次元プロファイルの推定においては、試料を斜め方向から観察し
たSEM画像の情報を利用することが有効であると考えられる。
348658号公報開示されているように、電子光学系より照射する電子線を偏向し、観
察対象に電子線を照射する方向を傾斜させて傾斜画像を撮像する方式、SEMにより半導
体ウェーハの任意の場所を観察できるように半導体ウェーハを移動させるステージ自体を
傾斜させて撮像する方式、SEMの電子光学系自体を機械的に傾斜させる方式が適用され
ている。
いは電子線の入射方向)は設定値に対し誤差を含むことが予想されるため、前記誤差分が
その後の観察画像の解析に影響を与えうる。例えば、ライン幅やコンタクトホール径など
の寸法値を監視することによってプロセス変動を検出する際、観察方向によって寸法値が
変化するため、前記観察方向の誤差が問題となる(参考文献 ”Characterisation of 193
nm Resist Layers by CD-SEM Sidewall Imaging”、Proceedings of SPIE Vol.5038、pp.892-900、 2003)。また、多方向からの観察画像を用いたステレオ計測を用いた三次
元プロファイル再構成技術においては、複数のSEM画像における観察方向と複数のSE
M画像間の視差に基づきプロファイルを推定するため、観察方向の誤差が推定したプロフ
ァイルの誤差に影響を与える。
とにチルト角の校正あるいは推定した観察方向を寸法あるいはプロファイル計測時の入力
情報とすることにより高精度な計測又は観察を可能にする試料の観察方法及びその装置を
提供することにある。
料表面から放出される電子を検出し、前記検出した電子の強度を画像化した画像を用い、
前記形状既知の試料の画像上での幾何学的な変形をもとに収束電子線の入射方向を推定し
、推定した観察方向を、その後の観察画像解析に利用することで高精度な計測を実現でき
るようにした。前記形状既知の試料には、結晶構造をもつ材料を利用して作成した試料(
表面を構成する結晶面間のなす角が既知)、あるいは試料表面の形状を走査型プローブ顕
微鏡(SPM:Scanning Probe Microscope)等の計測手段によって計測した試料あるいはレ
ーザ干渉露光を利用することにより形成されたパターンにおけるピッチの精度が保証され
た試料を用いるようにした。
いはステージあるいは光学系自体の傾斜角(以下、それぞれステージチルト、鏡筒チルト
という)を調整し、実際の観測方向を設定値に合わせることができる。また、三次元プロ
ファイル推定技術においては、前記推定した入射方向を観察画像の観察方向の入力値とし
て用いることにより推定精度を向上させることができる。
を解析する際に参照される。また、同観察方向をもとに、電子線を偏向して得られた画像
からステージを傾斜させて得られる画像に変換して表示する機能を提供する。電子線の偏
向により得られたビームチルト画像は人間が目視により斜めから観察した場合に見える映
像とは幾何学的に異なるため、感覚的に解釈しにくい。そこで、より人間が行う観察に近
いステージを傾斜させて取得したステージチルト画像に変換して表示することは目視によ
る解析において有効である。
射して走査し、この照射による試料から発生する2次電子又は反射電子を検出して得られ
るSEM画像を用いて試料を観察する方法において、形状が既知のパターンが形成された
キャリブレーション基板の表面に斜め方向から集束させた電子ビームを照射して走査する
ことにより形状が既知のパターンが形成されたキャリブレーション基板の表面のSEM画
像を取得し、形状が既知のパターンの形状の情報と取得したSEM画像の情報とを用いて
電子ビームを照射した斜め方向の角度を求め、この求めた斜め方向の角度が所望の角度に
なるように調整し、パターンが形成された試料基板を調整した所望の斜め方向の角度から
電子ビームを照射して試料基板のSEM画像を取得し、所望の角度の情報を用いて試料基
板のSEM画像を処理することにより試料基板上のパターンの3次元画像または試料基板
上のパターンの断面形状を求めるようにした。
て走査し、照射による試料から発生する2次電子又は反射電子を検出して得られるSEM
画像を用いて試料を観察する方法において、形状が既知のパターンが形成されたキャリブ
レーション基板の表面に集束させた電子ビームを斜め方向から照射して走査することによ
り形状が既知のパターンが形成されたキャリブレーション基板の表面のSEM画像を取得
し、形状が既知のパターンの形状の情報と取得したSEM画像の情報とを用いて電子ビー
ムを照射した斜め方向の角度を求め、パターンが形成された試料基板に求めた斜め方向の
角度から電子ビームを照射して試料基板のSEM画像を取得し、形状が既知のパターンの
SEM画像から求めた角度の情報を用いて試料基板のSEM画像を処理することにより試
料基板上のパターンの3次元画像またはパターンの断面形状を求めるようにした。
ことにより、観察方向を正確に推定することができ、より正確で再現性のある形状計測が
可能となった。
用いることにより、観察方向を正確に推定することができ、同じサンプルを異なる装置で
観測・計測しても、同様な結果が得られるようになった。
図1に本発明におけるSEM画像を取得して処理するシステムの一例を示す。1303は電子線源であり,電子線1304を発生する。偏向器1306により電子線1304を偏向し,試料である半導体ウェーハ1301上の電子線を照射する位置を制御する。電子線を照射された半導体ウェーハ1301からは,2次電子と反射電子が放出され,2次電子は1309の2次電子検出器により検出される。一方,反射電子は1310および1311の反射電子検出器により検出される。反射電子検出器1310と1311とは互いに異なる方向に設置されている。2次電子検出器1309および反射電子検出器1310および1311で検出された2次電子および反射電子はA/D変換機1312,1313,1314でデジタル信号に変換され,画像メモリ13151に格納され,CPU13152で目的に応じた画像処理が行われる。
本発明ではこの課題を解決するために,収束電子線を形状既知の試料に照射し,前記試料表面から放出される電子を検出し,前記検出した電子の強度を画像化した画像を用い,前記形状既知の試料の画像上での幾何学的な変形をもとに収束電子線の入射方向を推定する方法を見出した。すなわち,前記形状既知の試料(キャリブレータ)の姿勢を基準にして収束電子線の入射方向(チルト角)を推定する。電子光学系の絶対座標系に対するキャリブレータの姿勢が測定できる場合は,前記電子光学系の絶対座標系に対する電子線の入射方向を計測することができる。
ステップ1403においてキャリブレータの観測画像上での幾何学的な変形をもとにチルト角を推定し,ステップ1401における収束電子線の入射方向の設定値とのずれを検知する。ステップ1403はステップ1404,1405からなるステップである。キャリブレータの見え方の違いを特徴的に示すものとして尾根や谷など試料形状の勾配が大きく変化する場所があげられる。以後これを「エッジ」と呼ぶ。
2.1 キャリブレータの種類
本発明でキャリブレータとして用いる形状既知の試料としては前述の通り,(1)結晶面を利用した試料(表面を構成する結晶面間のなす角が既知),あるいは(2)試料表面の形状をSPM等の計測手段によって計測した試料,あるいは(3)レーザ干渉露光によるピッチ形成等により寸法精度が保証された試料,あるいは(4)基準器として利用可能な試料等を利用することができる。
面で構成されている。そのため,結晶面同士の傾斜角は既知となる。また,同図(b)102は四角錐形状の凸部を有する試料(以下,凹ピラミッド型の試料と呼ぶ),同図(c)107は山型の試料(傾斜角tan-1(√2)°),同図(d)108はライン・アンド・スペース型の試料(傾斜角90°)である。この他にも,Si結晶のみならずGaAs等様々な結晶を利用した様々な結晶面を利用した試料を生成することができる。
また,キャリブレータの幾何形状には図18に示すような円形パターンを含むものも存在するが前記直線検出と同様に検出したエッジに円形あるいは曲線パターンを当てはめる,あるいはエッジ座標を直接用いることにより幾何形状を定量的に表現することが可能である。
SEM画像においてこれらの線分を画像処理を用いて検出する場合,ピラミッド型(四角錐形状)の試料には有利な点がある。すなわち,
(1)試料のエッジを境に前記試料の形状は左右対称であるため,観察画像における信号量の分布もまた対称となる。そのため,観察画像からのエッジ検出を高い精度で行うことが可能である。
(2)一つのピラミッドを観察することによって二次元(x,y方向)的な観察方向を推定することが可能である。
次にピラミッド型の試料を例に,試料の大きさおよび配置に関して説明する。
試料の大きさは(1)撮像時に視野内におさまる大きさ,(2)ピラミッドの各線分の検出精度を確保するための十分な線分の長さが観測できる大きさ,(3)観測方向が変化した際に検出するピラミッドの画像上での変位の分解能を上げるための十分な高さをもつ必要がある。SEMの撮像倍率およびSEMの焦点深度に依存するが,例えば撮像倍率が30k〜150k倍,焦点深度が数um程度であれば,ピラミッドの大きさは0.1um〜数um程度が適当である。
3.1 ウェーハ面,キャリブレータ,電子線の入射方向の位置関係定義
次にビームチルト方式のSEM観察を例に,ビームチルト角の推定方法を凹ピラミッド型の試料をキャリブレータとして用いた場合を例として説明する。図9(a)は凹ピラミッド型の試料を観察した場合のウェーハ面203,ピラミッド205(キャリブレータ),電子線の入射方向207の位置関係を模式的に示したものである。前記ウェーハ面とはピラミッドを作成した試料表面でピラミッド形成されていない場所を指し,実際に解析を行う半導体パターンを形成する半導体ウェーハとは言葉を区別する。前記ウェーハ面,ピラミッド,電子線の入射方向の位置関係の記述方法の一例について説明する。位置関係の基準として前述した電子光学系の絶対座標系201を用いる。
ウェーハ面,ピラミッド,電子線の入射方向の位置関係の定義方法は前述のようなパラメータψx,ψy,φx,φy,φz,θx,θyを用いたものに限らない。また,ここではキャリブレータとしてピラミッド型の試料を用いた場合を例に説明したが,ピラミッド型の試料以外のキャリブレータにおいても同様に傾斜方向を一意に定義することが可能である。
撮像したビームチルト画像から画像処理によりビームチルト角を推定する方法について述べる。図6(a)は凹ピラミッドを上部から観測した際のSEM画像の模式図であるが,ビームチルト角の変化はピラミッドの見え方に反映される。すなわち図6(a)におけるピラミッドの各線分301〜308の長さや傾斜角(前記傾斜角は例えば画像のx軸と線分のなす角度で定義される)がビームチルト角に依存して変化する。
そこで線分301〜308の一部または全てを撮像した画像から検出し,その長さや傾斜角を計測することによってビームチルト角を表すパラメータを推定することができる。以後,最終的に推定したいパラメータを出力パラメータと呼ぶ。ここではビームチルト角を表すパラメータであり,例えば前述したパラメータθx,θyで与えられる。出力パラメータ群を出力パラメータベクトルU=(θx,θy)Tと表記する。
前記ピラミッドの線分の長さや傾斜角はウェーハ面やピラミッドの傾斜角,画像歪み等を表す各パラメータの変化によっても変化する。すなわち,出力パラメータを求めるためには前記ウェーハ面やピラミッドの傾斜角,画像歪み等を表す各パラメータを必要に応じて選択的に推定しなければならない。以後,出力パラメータを求めるために推定しなければならないこれらのパラメータを参考パラメータと呼ぶ。ここではウェーハ面やピラミッドの傾斜角,画像歪みを表すパラメータであり,例えばウェーハ面やピラミッドの傾斜角に関しては前述したパラメータψx,ψy,φx,φy,φzで与えられる。参考パラメータ群を参考パラメータベクトルV=(ψx,ψy,φx,φy,φz)Tと表記する。参考パラメータは必要に応じて追加,削除される。
図10に推定パラメータの推定方法の概念図を示す。401は撮像したキャリブレータのSEM画像あるいは反射電子像あるいは前記SEM画像あるいは反射電子像から画像処理により線分を抽出した処理画像である。キャリブレータ401撮像時における推定パラメータベクトルT(図10内405)を求めるために,推定パラメータベクトルの各要素に色々な値の組み合わせを代入し,それぞれの組み合わせにおいてどのようなキャリブレータが観測されるかをシミュレーションする。推定パラメータベクトルにおける各要素の色々な値の組み合わせを右上の添え字(n)を用いて,T(1),T2),…,T(n-1),T(n),T(n+1),…と表記すると,例えば推定パラメータベクトルの値がT(n-1),T(n),T(n+1)(それぞれ図10内406〜408)の場合に観測されるキャリブレータの形状は幾何学的な計算式からそれぞれ402〜404のように与えられる。
推定パラメータを推定する方法には,様々なシーケンスが考えられる。すなわち前述のように一度に全ての推定パラメータを一枚の観測画像から推定する方法の他に,(1)推定パラメータを分割して部分的に推定するシーケンスあるいは(2)複数枚の観測画像を利用するシーケンスあるいは(3)画像以外の手段で一部あるいは全ての推定パラメータを推定し,その推定結果を利用するシーケンスあるいは(1)〜(3)を組み合わせたシーケンスである。例として,
(a)トップダウン画像とビームチルト画像の二枚の画像を用いてビームチルト角を推定するシーケンス
(b)画像処理以外の計測手段によりウェーハ面の勾配およびキャリブレータの勾配を計測し,前記計測結果を用いてビームチルト角を推定するシーケンス
を取り上げて順に説明する。
(a)トップダウン画像とビームチルト画像の二枚の画像を用いてビームチルト角を推定するシーケンス
一枚のビームチルト画像から推定パラメータを一意に求めることが困難な場合がある。例えば,画像上に,傾斜したキャリブレータが観測された場合,キャリブレータの傾斜角209によるものなのか電子線の入射方向の勾配210によるものなのか,その割合を画質や画像の解像度の問題あるいは推定パラメータ数に対して画像から得られる情報が不足しているといった問題から一意に決定することが困難な場合がある。
(b)画像処理以外の計測手段によりウェーハ面の勾配およびキャリブレータの勾配を計測し,前記計測結果を用いてビームチルト角を推定するシーケンス
推定パラメータあるいは推定パラメータ間の関係(相対値等)を計測する手段としては前述してきた画像処理によるもの以外に,SPMあるいは対物レンズ合焦点位置等を用いた距離計測手段等がある。ここでは画像処理あるいは他の計測手段を選択的あるいは複合的に用いてビームチルト角を推定する方法について一例を述べる。
次に実際にSEMにより半導体ウェーハ上の観測したい任意の座標における半導体パターン(以後,対象パターン呼ぶ)の撮像を含めたキャリブレータの撮像シーケンスについて説明する。キャリブレータおよび対象パターンの撮像シーケンスとして,
(a)キャリブレータ撮像後に対象パターンを撮像するシーケンス(図13(a))
(b)対象パターン撮像後にキャリブレータと撮像するシーケンス(図13(b))
(c)キャリブレータをオフラインで撮像するシーケンス(図14)
を取り上げて順に説明する。前記(a)(b)においては対象パターンとキャリブレータとを交互に撮像するため,半導体ウェーハの取り付け,取り出しが不要な図7(a)の705の位置にキャリブレータ試料1319を取り付ける。(c)においては図7(a)の704あるいは705の位置にキャリブレータ試料1319を取り付ける。
(a)キャリブレータ撮像後に対象パターンを撮像するシーケンス(図13(a))
任意のチルト角に設定してキャリブレータを撮像した後,前記設定は基本的に変更せず(チルト角の校正を伴う場合は変更する場合あり),対象パターンを撮像するシーケンスが考えられる。これは,チルト角設定値と実際のチルト角との間にヒステリシス特性がある場合は,任意のチルト角設定値を一旦異なる設定値に変更し,再び元のチルト角設定値に戻しても,前後のチルト角設定値における実際のチルト角が同一でない場合があるため,キャリブレータから推定したチルト角が対象パターンの観察像解析において利用できなくなる危険性を避けるためである。
(b)対象パターン撮像後にキャリブレータと撮像するシーケンス(図13(b))
任意のチルト角に設定し,任意の撮像条件において対象パターンを撮像した後,前記チルト角の設定は変更せずキャリブレータを撮像しチルト角を推定するシーケンスが考えられる。これは対象パターンの撮像後にキャリブレータを観察することにより,前記対象パターン観察時における撮像条件をキャリブレータ撮像時の撮像条件を決定する際に参考にすることができる利点がある。すなわち,撮像条件の変更によりチルト角は変化する可能性があるため,対象パターン観察時における撮像条件と類似した撮像条件においてキャリブレータを撮像することにより,対象パターンの撮像時のチルト角をより正確に推定することができる。
(c)キャリブレータをオフラインで撮像するシーケンス(図14)
半導体ウェーハ投入前あるいは対象パターン撮像前に,チルト角推定時に必要となるであろうチルト角および撮像条件の組み合わせでキャリブレータの撮像を行い,撮像画像群あるいは前記撮像画像群から推定したチルト角を撮像条件と共にデータベースに保存しておくシーケンスが考えられる。その後の任意の撮像条件で撮像した対象パターンにおけるチルト角推定を前記データベースから推定することが可能となる。
対象パターン撮像時とキャリブレータ撮像時との間において,たとえチルト角の設定値を変更しなくても,その他の撮像条件の変化により,前記キャリブレータ撮像時と対象パターン撮像時との間において実際のチルト角が異なる場合がある。そこで,前記撮像条件の変化に伴うチルト角の変化量を推定し,前記変化量をキャリブレータ撮像時におけるチルト推定値に加算することにより対象パターン撮像時におけるチルト角を推定することができる。
推定したチルト角を観察像の観測あるいは計測おいてどのように活用するかについて説明する。
キャリブレータによるチルト角の推定値を用いてチルト角を校正し,チルト角の設定値と実際のチルトを一致させることができる(図13のステップ808に相当)。
CD計測に代表される半導体パターンの寸法計測,あるいは特開2004−022617号公報に示されているようにトップダウン方向あるいは傾斜方向からの対象パターンの観察像において,明度プロファイルを基に半導体パタ−ンの任意の形状部位の寸法計測値により前記半導体パターンの立体形状と相関の高い指標値を得ることができる。しかしながら,観察時のチルト角の設定誤差が前記指標値の誤差となってしまう。前記キャリブレーション手法によれば,(1)キャリブレータにより推定したチルト角により寸法値を補正する,あるいは(2)前述したチルト角の校正により設定値と等しい観察方向から撮像した対象パターンの観察画像を用いて寸法計測を行うことにより,高い計測精度を実現することができる。
多方向からの対象パターンの観察像を用いたステレオ計測による三次元プロファイル再構成において,(1)キャリブレータにより推定したチルト角を観察方向の入力値として用いる,あるいは(2)前述したチルト角の校正により設定値と等しい観察方向から撮像した対象パターンの観察画像とチルト角の設定値を入力値として用いることにより,高い再構成精度を実現することができる。
キャリブレータによるチルト角の推定値を用いて,GUI上に前記実際のチルト角の推定値を表示したり,ビームチルト画像をステージチルト画像に変換して表示することができる。
電子線の偏向により得られたビームチルト画像は人間が目視により斜めから観察した場合に見える映像とは幾何学的に異なるため,感覚的に解釈しにくい。そこで,より人間が行う観察に近いステージチルト画像に変換して表示することは目視による解析において有効である。また,ステージチルト画像を観測した場合は,逆にビームチルト画像に変換して表示することも可能である。また,画像表示1201〜1204には,図7(c)に一例を示した画像の歪み推定の結果を用いて,画像の歪み補正を行った画像を表示することができる。
1206は画像01,02における記観察方向の設定値およびキャリブレータを用いた前記記観察方向の推定値をそれぞれ三次元的に表したベクトルである。前記ベクトルの成分(x,y方向のチルト角の設定値および推定値)は1207に表示されている。また,三次元プロファイルの表示および観察方向の表示は図17(b)1208,1209にそれぞれ示すように二次元的に表示することも可能である。同図において1208,1209はそれぞれ推定した三次元プロファイルおよび観察方向を一例としてx-z平面に投影したものである。1206,1207,1209における(1)〜(4)はそれぞれお互いに対応する。さらに,観察方向の設定値と推定値との誤差を表示したり,キャリブレータの観察像の表示およびキャリブレータやウェーハの傾斜方向等も表示することができる。
1315…処理・制御部 1316…GUI画面 1317…ステージ
1319…キャリブレーション試料 1320…ステージコントローラ 1321…偏向制御部13151…画像メモリ 13152…CPU 101…凹ピラミッド型の試料
102…凸ピラミッド型の試料 103…山型の試料
104…ライン・アンド・スペース型の試料 701…ステージ 702…半導体ウェーハ
703…ホルダ 710、711…ピラミッド型の試料
712…山型あるいはライン・アンド・スペース型の試料
Claims (20)
- 集束させた電子ビームを試料に照射して走査し、該照射による前記試料から発生する2
次電子又は反射電子を検出して得られるSEM画像を用いて前記試料を観察する方法であ
って、
形状が既知のパターンが形成されたキャリブレーション基板の表面に斜め方向から集束
させた電子ビームを照射して走査することにより前記形状が既知のパターンが形成された
キャリブレーション基板の表面のSEM画像を取得し、
前記形状が既知のパターンの該形状の情報と前記取得したSEM画像の情報とを用いて
前記電子ビームを照射した斜め方向の角度を求め、
該求めた斜め方向の角度が所望の角度になるように調整し、
パターンが形成された試料基板を前記調整した所望の斜め方向の角度から前記電子ビー
ムを照射して前記試料基板のSEM画像を取得し、
前記所望の角度の情報を用いて前記試料基板のSEM画像を処理することにより前記試
料基板上のパターンの3次元画像または前記パターンの断面形状を求める
ことを特徴とする試料の観察方法。 - 集束させた電子ビームを試料に照射して走査し、該照射による前記試料から発生する2
次電子又は反射電子を検出して得られるSEM画像を用いて前記試料を観察する方法であ
って、
形状が既知のパターンが形成されたキャリブレーション基板の表面に集束させた電子ビ
ームを斜め方向から照射して走査することにより前記形状が既知のパターンが形成された
キャリブレーション基板の表面のSEM画像を取得し、
前記形状が既知のパターンの該形状の情報と前記取得したSEM画像の情報とを用いて
前記電子ビームを照射した斜め方向の角度を求め、
パターンが形成された試料基板に前記求めた斜め方向の角度から前記電子ビームを照射
して前記試料基板のSEM画像を取得し、
前記形状が既知のパターンのSEM画像から求めた角度の情報を用いて前記試料基板の
SEM画像を処理することにより前記試料基板上のパターンの3次元画像または前記パタ
ーンの断面形状を求める
ことを特徴とする試料の観察方法。 - 前記キャリブレーション基板の表面に集束させた電子ビームを斜め方向から照射するこ
とを、前記電子ビームをチルトさせることにより行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の試料の観察方法。 - 前記キャリブレーション基板の表面に集束させた電子ビームを斜め方向から照射するこ
とを、前記キャリブレーション基板をチルトさせることにより行うことを特徴とする請求
項1又は2に記載の試料の観察方法。 - 前記キャリブレーション基板の表面に集束させた電子ビームを斜め方向から照射するこ
とを、前記電子ビームをチルトさせることにより行い、前記取得した試料基板のSEM画
像を、前記キャリブレーション基板を前記ビームチルトと同じ角度チルトさせたときに得
られる画像に変換して画面上に表示することを特徴とする請求項1又は2に記載の試料の観察方法。 - パターンが形成された試料基板の表面に集束させた電子ビームを斜め方向から照射して
走査することにより前記試料基板から発生する2次電子又は反射電子を検出して前記パタ
ーンのSEM画像を取得するステップと、該SEM画像を取得するステップで取得したパ
ターンのSEM画像を処理することにより前記パターンの3次元画像または前記試料基板
上のパターンの断面形状を求めるステップとを備えた試料を観察する方法であって、前記
パターンのSEM画像を取得するステップにおいて、形状が既知のパターンが形成された
基板の表面に前記集束させた電子ビームを斜め方向から照射し走査して得られた前記形状
が既知のパターンのSEM画像を処理することにより求められた情報を用いて前記形状が
既知のパターンに照射する電子ビームの斜め方向の角度が所望の角度になるように前記電
子ビーム又は前記形状が既知のパターンが形成された基板を調整し、該照射する電子ビー
ムの斜め方向の角度が所望の角度になるように調整した状態で前記試料基板の表面に電子
ビームを照射してパターンのSEM画像を取得し、前記パターンの断面形状を求めるステ
ップにおいて、前記調整した所望の角度の情報を用いて前記パターンのSEM画像を処理
することことを特徴とする試料の観察方法。 - パターンが形成された試料基板の表面に集束させた電子ビームを斜め方向から照射して
走査することにより前記試料基板から発生する2次電子又は反射電子を検出して前記パタ
ーンのSEM画像を取得するステップと、該SEM画像を取得するステップで取得したパ
ターンのSEM画像を処理することにより前記パターンの3次元画像または前記試料基板
上のパターンの断面形状を求めるステップとを備えた試料を観察する方法であって、前記
パターンの断面形状を求めるステップにおいて、形状が既知のパターンが形成された基板
の表面に前記集束させた電子ビームを斜め方向から照射し走査して得られた前記形状が既
知のパターンのSEM画像を処理することにより求められた前記電子ビームを照射した斜
め方向の角度の情報を用いて前記SEM画像を取得するステップで取得した試料基板のパ
ターンのSEM画像を処理することにより前記試料基板のパターンの3次元画像または前
記パターンの断面形状を求めることを特徴とする試料の観察方法。 - 前記形状が既知のパターンが形成された基板の表面に集束させた電子ビームを斜め方向
から照射することを、前記電子ビームをチルトさせることにより行うことを特徴とする請
求項6又は7に記載の試料の観察方法。 - 前記形状が既知のパターンが形成された基板の表面に集束させた電子ビームを斜め方向
から照射することを、前記形状が既知のパターンが形成された基板をチルトさせることに
より行うことを特徴とする請求項6又は7に記載の試料の観察方法。 - 前記形状が既知のパターンが形成された基板の表面に集束させた電子ビームを斜め方向
から照射することを、前記電子ビームをチルトさせることにより行い、前記取得した試料
基板のSEM画像を、前記形状が既知のパターンが形成された基板を前記ビームチルトと
同じ角度チルトさせたときに得られる画像に変換して画面上に表示することを特徴とする
請求項6又は7に記載の試料の観察方法。 - 前記形状が既知のパターンは、材料をエッチングして露出させた結晶面をもつパターン
であることを特徴とする請求項1、2、6又は7の何れかに記載の試料の観察方
法。 - 前記形状が既知のパターンは、シリコン(Si)をエッチングして露出させた(111)
面又は該(111)面と等価な方向の面を露出させて形成したパターンであることを特徴
とする請求項1、2、6又は7の何れかに記載の試料の観察方法。 - 前記形状が既知のパターンは、凹型の四角錐形状のパターンであって、該四角錐の各面
の傾斜角度が既知であることを特徴とする請求項1、2、6又は7の何れかに記載の試料
の観察方法。 - 前記形状が既知のパターンは、該パターンの形状が計測されてシリコン(Si)をエッチ
ングして露出させた(111)面又は該(111)面と等価な方向の面を露出させて形成
したパターンであることを特徴とする請求項1、2、6又は7の何れかに記載の試料の観
察方法。 - 前記形状が既知のパターンは、山型のパターンであって、該山型の各面の傾斜角度が既
知であることを特徴とする請求項1、2、6又は7の何れかに記載の試料の観察方法。 - 前記形状が既知のパターンを、前記試料基板を載置したテーブル上で前記試料基板の近
傍に載置することを特徴とする請求項1、2、6又は7の何れかに記載の試料の観察方法。 - SEM画像を用いて試料を観察する装置であって、
試料を載置して所望のチルト角度に設定可能なテーブル手段と、
集束させた電子ビームを前記テーブル手段に載置した試料に照射して走査し、該照射に
よる前記試料から発生する2次電子又は反射電子を検出して得られるSEM画像を取得す
るSEM画像取得手段と、
該SEM画像取得手段で取得した画像を処理して画面上に表示する画像表示手段と、
前記SEM画像取得手段を制御する制御手段と、
前記SEM画像取得手段で取得した形状が既知のパターンが形成された基板のSEM画
像から該形状が既知のパターンが形成された基板に入射した前記集束させた電子ビームの
入射角度を求める演算手段とを備え、
前記画像表示手段は、前記演算手段で求めた前記集束させた電子ビームの入射角度の情報
に基づいて前記SEM画像取得手段で取得した試料のSEM画像を処理することにより前
記試料の立体形状又は断面形状を求め、該求めた前記試料の立体形状又は断面形状の情報
を画面上に表示することを特徴とする観察装置。 - 前記制御手段は、前記SEM画像取得手段を制御して、前記テーブル手段のチルト角度
を所望の角度に設定することを特徴とする請求項17に記載の観察装置。 - 前記制御手段は、前記SEM画像取得手段を制御して、前記試料に照射する前記集束さ
せた電子ビームのチルト角度を所望の角度に設定することを特徴とする請求項17に記載
の観察装置。 - 前記画像表示手段は、前記SEM画像取得手段で前記集束させた電子ビームのチルト角
度を所望の角度に設定して取得した前記試料のSEM画像を、前記形状が既知のパターン
が形成された基板を前記電子ビームをチルトしたときと同じ角度チルトさせたときに得ら
れる画像に変換して画面上に表示することを特徴とする請求項17に記載の試料の観察装
置。
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