JP2006170924A - Method for determining measuring condition by electron microscope - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly and easily determine the optimum measuring condition, in a sample generating a change in a shape or a dimension by irradiation of an electron beam. <P>SOLUTION: The dimension is measured repeatedly while changing the measuring condition. The measuring condition such as an acceleration voltage is changed to execute the measurement until a shrinkage amount and measurement reproducibility are satisfy preset reference values, and the optimum measuring condition is searched by this manner. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子顕微鏡を用いた試料測定方法に関し、特に半導体デバイスのような微細な部分の寸法を測定するのに適した試料測定方法に関するものである。   The present invention relates to a sample measurement method using an electron microscope, and more particularly to a sample measurement method suitable for measuring a dimension of a fine portion such as a semiconductor device.

近年の半導体デバイスの加工精度は０．１μｍ以下となっており、性能評価のための寸法管理に走査型電子顕微鏡を使用している。それら試料の中で最新の半導体デバイスで使用されているＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）露光機対応レジスト（ＡｒＦレジスト）は、電子顕微鏡による観察・測定の際、電子線によるダメージにより形状・寸法の変化（シュリンク）を受けやすい試料である。しかし、レジストの解像性向上（透明性）とシュリンク軽減（耐エッチング性）はトレードオフの関係であり、レジストメーカ側では解像性向上を最優先に開発を行っているためシュリンク対策は進んでいないのが現状である。   In recent years, the processing accuracy of semiconductor devices is 0.1 μm or less, and a scanning electron microscope is used for dimensional management for performance evaluation. Among these samples, ArF (wavelength: 193 nm) exposure machine compatible resist (ArF resist) used in the latest semiconductor devices changes in shape and dimensions due to damage caused by electron beams during observation and measurement using an electron microscope (shrink). ) The sample is susceptible to However, there is a trade-off between improving resist resolution (transparency) and reducing shrinkage (etching resistance), and the resist manufacturers are developing with the highest priority on improving resolution, and so countermeasures against shrinking are advancing. The current situation is not.

そこで、電子顕微鏡による観察・測定において、ＡｒＦレジストのシュリンク量を抑えるためには、試料に照射する電子線のドーズ量をなるべく少なくする必要があるが、ドーズ量を低下させると、試料から発生する２次電子信号量も減少するため測定値の確からしさ（測定再現性）の低下を招き、実デバイスで要求される高精度な寸法管理が困難となる。電子顕微鏡において最適な測定条件を提供する装置及び測定法について、特開２００３−３０３５６７号公報に記載されている。   Therefore, in order to suppress the shrinkage amount of the ArF resist in observation / measurement with an electron microscope, it is necessary to reduce the dose amount of the electron beam applied to the sample as much as possible, but if the dose amount is reduced, the dose is generated from the sample. Since the amount of secondary electron signals is also reduced, the accuracy of measurement values (measurement reproducibility) is reduced, and high-precision dimensional management required for actual devices becomes difficult. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-303567 describes an apparatus and a measurement method that provide optimum measurement conditions in an electron microscope.

特開２００３−３０３５６７公報JP 2003-303567 A

特開２００３−３０３５６７号公報は最適な測定条件のみを提供するものであって、試料の寸法変化を考慮した上で最適な測定条件を提供するものではない。   Japanese Patent Laid-Open No. 2003-303567 provides only the optimum measurement conditions, and does not provide the optimum measurement conditions in consideration of the dimensional change of the sample.

本発明の目的は、ＡｒＦレジストなど電子線照射により寸法変化が生じる試料に対して、最適な測定条件を迅速にかつ簡便に決定する方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for quickly and easily determining optimum measurement conditions for a sample such as an ArF resist that undergoes dimensional changes due to electron beam irradiation.

前記目的を達成するため、本発明では、試料上の同一箇所に対して同じ測定条件で所定回数の測定を行うステップと、測定値の変化量が予め設定された基準値を満たしているかどうかを判定する第１の判定ステップと、測定再現性が予め設定された基準値を満たしているかどうかを判定する第２の判定ステップとを有し、第１の判定で測定値の変化量が予め設定された基準値を満たしていない場合には、試料上の新しい測定箇所に移動し、ドーズ量を少なくするように測定条件を変更して前記ステップを反復し、第２の判定で測定再現性が予め設定された基準値を満たしていない場合には、試料上の新しい測定箇所に移動し、ドーズ量を多くするように測定条件を変更して前記ステップを反復して、測定値の変化量及び測定再現性が予め設定された基準値を満たす測定条件を探索する。   In order to achieve the above object, in the present invention, a step of performing measurement a predetermined number of times under the same measurement conditions on the same location on the sample, and whether or not the change amount of the measurement value satisfies a preset reference value. A first determination step for determining, and a second determination step for determining whether or not the measurement reproducibility satisfies a preset reference value, and a change amount of the measurement value is set in advance by the first determination. If the measured reference value is not satisfied, the measurement is moved to a new measurement location on the sample, the measurement conditions are changed so as to reduce the dose, and the above steps are repeated. If the preset reference value is not met, move to a new measurement location on the sample, change the measurement conditions to increase the dose, repeat the above steps, Measurement reproducibility is preset Searching for the measurement conditions satisfying the reference value.

本発明によれば、電子線照射による寸法変化が生じる試料に対して、最適な測定条件を迅速にかつ簡便に決定することができる。   According to the present invention, optimal measurement conditions can be quickly and easily determined for a sample that undergoes dimensional changes due to electron beam irradiation.

電子顕微鏡において、ＡｒＦレジストのシュリンク量を軽減し、かつ良好な測定再現性を得るためには、ある条件において同一箇所を繰り返し測定しシュリンク量及び測定再現性を算出する必要がある。図４に、ある条件におけるＡｒＦレジストのラインパターンの測定結果を示す。この例では、シュリンク量を示す指標として繰り返し測定における１回目及び２回目の測定値の差分を用いた。また、測定再現性に関しては、繰り返し測定における１回目から２０回目までの測定値を用いて近似曲線を作成し、各測定値と近似曲線との差分のばらつきを測定再現性としている。   In an electron microscope, in order to reduce the shrink amount of ArF resist and obtain good measurement reproducibility, it is necessary to repeatedly measure the same part under a certain condition and calculate the shrink amount and measurement reproducibility. FIG. 4 shows the measurement results of the line pattern of ArF resist under certain conditions. In this example, the difference between the first measurement value and the second measurement value in the repeated measurement is used as an index indicating the shrinkage amount. As for measurement reproducibility, an approximate curve is created using measured values from the first time to the 20th time in repeated measurement, and the variation in the difference between each measured value and the approximate curve is taken as measurement reproducibility.

この例からもわかる通り、ＡｒＦレジストは同一箇所を繰り返して測定すると電子線照射によりレジスト表面がシュリンクするため、繰り返し測定における初期の段階では、測定値が減少する。しかし、レジスト表面が全てシュリンクすると測定値が減少しなくなる。場合によっては測定回数を重ねるとレジスト表面に付着するコンタミネーションのため寸法が増加する場合もある。   As can be seen from this example, when the ArF resist is repeatedly measured at the same location, the resist surface shrinks due to electron beam irradiation, and thus the measured value decreases in the initial stage of repeated measurement. However, when the resist surface is entirely shrunk, the measured value does not decrease. In some cases, when the number of measurements is repeated, the size may increase due to contamination adhering to the resist surface.

図４の例に示すように、繰り返し測定を行うことにより、ある条件におけるシュリンク量及び再現性を求めることが可能であるが、測定するレジストの種類により、加速電圧・倍率・試料照射電流値、画像積算数（フレーム数）に挙げられる電子線ドーズによる影響が異なるため、シュリンク量を少なくかつ再現性が良い測定条件を見出すためには、これらの条件を複数組み合わせた状態で測定を行う必要がある。   As shown in the example of FIG. 4, it is possible to determine the shrinkage and reproducibility under certain conditions by performing repeated measurements, but depending on the type of resist to be measured, the acceleration voltage, magnification, sample irradiation current value, Since the influence of electron beam doses listed in the number of integrated images (number of frames) is different, in order to find measurement conditions with a small amount of shrinkage and good reproducibility, it is necessary to perform measurement with a combination of these conditions. is there.

一般的には、加速電圧を高くする・倍率を高くする・電流値を増加させる・画像積算数を増加させる等、試料に照射される電子線のドーズ量を増加させると、測定再現性が向上するかわりにシュリンク量が増加する。また、加速電圧を低くする・倍率を低くする・電流値を減少させる・画像積算数を減少させる等、試料に照射される電子線のドーズ量を減少させるとシュリンク量が減少するかわりに測定再現性が低下する。   In general, increasing the dose of the electron beam applied to the sample, such as increasing the acceleration voltage, increasing the magnification, increasing the current value, or increasing the number of integrated images, improves measurement reproducibility. Instead, the amount of shrink increases. In addition, if the dose of the electron beam applied to the sample is reduced, such as lowering the acceleration voltage, lowering the magnification, reducing the current value, or reducing the number of integrated images, the measurement is reproduced instead of reducing the shrinkage. Sex is reduced.

しかしながら、実際の測定例では必ずしもそうならない場合が多い。図５、図６に、あるＡｒＦレジストにおいて測定条件を変更した場合の測定例を示す。図５は加速電圧・電流値・倍率を一定にした状態で画像積算数を変化させた場合の測定結果である。この例では、画像積算数を増やすと、シュリンク量は増加するが、測定再現性が向上していることがわかる。図６は加速電圧・電流値・画像積算数を一定にした状態で倍率を変化させた場合の測定結果である。この例では、倍率を高くすると、シュリンク量は増加するが、測定再現性には大きな変化がない。   However, this is not always the case in actual measurement examples. 5 and 6 show measurement examples when the measurement conditions are changed in a certain ArF resist. FIG. 5 shows the measurement results when the number of integrated images is changed with the acceleration voltage, current value, and magnification constant. In this example, when the number of integrated images is increased, the shrink amount is increased, but it can be seen that the measurement reproducibility is improved. FIG. 6 shows measurement results when the magnification is changed in a state where the acceleration voltage, current value, and number of integrated images are constant. In this example, when the magnification is increased, the shrink amount increases, but the measurement reproducibility does not change greatly.

上記例からもわかるとおり、最適測定条件を見出すためには、測定するＡｒＦレジストの種類に応じて、加速電圧・倍率・試料照射電流値、画像積算数あるいは積算時間などの測定条件を複数組み合わせた状態で測定を行い、その結果得られたシュリンク量及び測定再現性の値から次の測定条件を決定するなど、試行錯誤を行いながら条件を選択する必要があるため、最終的に到達する最適な測定条件を決定するのに要する時間が膨大になっていた。   As can be seen from the above example, in order to find the optimum measurement conditions, a plurality of measurement conditions such as acceleration voltage / magnification / sample irradiation current value, image integration number or integration time are combined in accordance with the type of ArF resist to be measured. It is necessary to select the conditions while performing trial and error, such as determining the next measurement condition from the shrinkage amount and measurement reproducibility value obtained as a result, and the optimal condition to be finally reached The time required to determine the measurement conditions was enormous.

図１は、本発明による走査型電子顕微鏡の構成例を示す図である。走査型電子顕微鏡の鏡体１において、電子源であるフィラメント２から発生する１次電子線３はウェーネルト４及びアノード５により制御され加速される。これらによって、１次電子線３の試料への照射速度である加速電圧や１次電子線３の試料への照射電流量であるプローブ電流が制御される。加速された１次電子線３は、コンデンサレンズ６及び対物レンズ７によって試料８に収束される。１次電子線３が試料８に収束される際に発生する非点収差はスティグマコイル９により、１次電子線３のレンズ中心からのずれはアライメントコイル１０により補正される。１次電子線３は偏向コイル１１により２次元的に偏向され、試料８は２次元的に走査される。１次電子線３により走査された試料８からは２次電子や反射電子、Ｘ線等が発生するが、そのうち例えば２次電子１２は２次電子検出器１３によって検出され、電気信号に変換される。この電気信号は画像取り込み装置１４に導入される。また、偏向コイル１１の走査信号も画像取り込み装置１４に導入されるため、画像取り込み装置１４には試料８の１次電子線３による走査と同期した形で画像取り込み装置１４に２次電子像として記憶される。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a scanning electron microscope according to the present invention. In a mirror 1 of a scanning electron microscope, a primary electron beam 3 generated from a filament 2 as an electron source is controlled and accelerated by a Wehnelt 4 and an anode 5. These control the acceleration voltage, which is the irradiation speed of the primary electron beam 3 onto the sample, and the probe current, which is the amount of irradiation current to the sample of the primary electron beam 3. The accelerated primary electron beam 3 is converged on the sample 8 by the condenser lens 6 and the objective lens 7. Astigmatism generated when the primary electron beam 3 is converged on the sample 8 is corrected by the stigma coil 9 and the deviation of the primary electron beam 3 from the lens center is corrected by the alignment coil 10. The primary electron beam 3 is deflected two-dimensionally by the deflection coil 11, and the sample 8 is scanned two-dimensionally. The sample 8 scanned by the primary electron beam 3 generates secondary electrons, reflected electrons, X-rays, and the like. Of these, for example, the secondary electrons 12 are detected by the secondary electron detector 13 and converted into electrical signals. The This electric signal is introduced into the image capturing device 14. Further, since the scanning signal of the deflection coil 11 is also introduced into the image capturing device 14, the image capturing device 14 has a secondary electron image as a secondary electron image in the image capturing device 14 in synchronization with the scanning of the sample 8 by the primary electron beam 3. Remembered.

偏向コイル１１は試料８上の走査領域を変化させることにより倍率を制御する。また、通常は２次電子像に含まれるノイズを抑えるために、偏向コイル１１による試料８上の走査を繰り返し行い、その際に得られた２次電子像を画像保存装置１５に保存した後、画像上のノイズを低減させた形で出力する。もちろんこの保存された２次電子像はモニタ１６等の外部出力に表示することができる。２次電子像を取得するために試料８上を繰り返し走査し画像の取り込みを行うための回数は通常、画像積算数と呼ばれる。寸法測定装置１７は、画像保存装置１５から読み出された２次電子像をもとにして試料８を特徴づける特徴値として試料８の所望部分の寸法を測定する。この点はよく知られている技術であるため、その詳細については説明を省略する。   The deflection coil 11 controls the magnification by changing the scanning area on the sample 8. Further, in order to suppress noise normally included in the secondary electron image, the scanning on the sample 8 by the deflection coil 11 is repeatedly performed, and the secondary electron image obtained at that time is stored in the image storage device 15. Output the image with reduced noise. Of course, the stored secondary electron image can be displayed on an external output of the monitor 16 or the like. The number of times for repeatedly scanning the sample 8 and acquiring an image in order to acquire a secondary electron image is usually called an image integration number. The dimension measuring device 17 measures the dimension of a desired portion of the sample 8 as a feature value characterizing the sample 8 based on the secondary electron image read from the image storage device 15. Since this is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.

試料８の同一箇所において上記の動作を繰り返し行い、それによって得られるその箇所における異なる時点での測定値は、寸法測定装置１７に接続されたデータ保存装置１８に保存される。データ保存装置１８に接続されたデータ演算装置１９ではデータ保存装置１８に保存されている、異なる時点での測定値にもとづいて測定値の演算・評価を行う。得られた評価結果に対して予めコンピュータ２０に記憶された設定値やマウス２１等で入力された設定値を満たす場合は測定を終了するが、結果を満足しない場合は状況に応じてフィラメント２、ウェーネルト４、アノード５を制御して加速電圧やプローブ電流の変更、偏向コイル１１を制御して倍率の変更、２次電子像を取得する際の画像取り込み回数を制御して画像積算数の変更を行うなど測定条件を変更する。測定条件の変更の際に生じるスティグマやアライメント等のずれは、コンピュータ２０によりスティグマコイル９やアライメントコイル１０を制御し、自動的に補正する。この点はよく知られている技術であるので、その詳細については説明を省略する。   The above operation is repeated at the same location of the sample 8, and the measurement values obtained at different times at that location are stored in the data storage device 18 connected to the dimension measuring device 17. The data calculation device 19 connected to the data storage device 18 calculates and evaluates the measurement values based on the measurement values stored in the data storage device 18 at different time points. When the set value stored in the computer 20 in advance or the set value input with the mouse 21 or the like is satisfied with respect to the obtained evaluation result, the measurement is terminated, but when the result is not satisfied, the filament 2, Change the acceleration voltage and probe current by controlling the Wehnelt 4 and the anode 5, change the magnification by controlling the deflection coil 11, and change the number of image integration by controlling the number of image captures when acquiring a secondary electron image. Change measurement conditions such as Deviations such as stigma and alignment that occur when the measurement conditions are changed are automatically corrected by controlling the stigma coil 9 and the alignment coil 10 by the computer 20. Since this is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.

また、予めコンピュータ２０に記憶された試料８の上にある測定箇所の情報をもとにステージ２２を制御し、電子線が照射されていない新しい測定箇所に移動し、新しい観察条件を用いて寸法測定値を取得し評価を行う。この作業は予め登録されている条件を満たすまで繰り返され、評価結果が満たされた場合は、その場合における観察条件や測定結果をコンピュータ２０内に格納及びモニタ１６やプリンタ２３に出力し、処理を終了する。   Further, the stage 22 is controlled based on the information of the measurement location on the sample 8 stored in the computer 20 in advance, the stage 22 is moved to a new measurement location not irradiated with the electron beam, and the dimensions are measured using the new observation conditions. Obtain measurements and evaluate. This operation is repeated until a pre-registered condition is satisfied. If the evaluation result is satisfied, the observation condition and the measurement result in that case are stored in the computer 20 and output to the monitor 16 and the printer 23 for processing. finish.

図２は、図１の装置を用いて電子線照射によって形状・寸法が変化する試料に対する測定条件を決定するための手順を示すフローチャートである。ステップ１において、シュリンク量及び測定再現性の基準値を入力する。ここでは、シュリンク量を示す指標として繰り返し測定における１回目及び２回目の測定値の差分を用いている。また、測定再現性に関しては繰り返し測定における１回目からｎ回目（ｎは任意の自然数であり、通常２〜１００くらいの値が用いられることが多い）までの測定値を用いて近似曲線を作成し、各測定値と近似曲線との差分のばらつきを測定再現性としている。   FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for determining measurement conditions for a sample whose shape and dimensions are changed by electron beam irradiation using the apparatus of FIG. In step 1, the shrinkage amount and the measurement reproducibility reference value are input. Here, the difference between the first and second measurement values in the repeated measurement is used as an index indicating the shrinkage amount. In addition, regarding measurement reproducibility, an approximate curve is created using measured values from the first to n-th in repeated measurement (n is an arbitrary natural number, and usually a value of about 2 to 100 is often used). The variation in the difference between each measured value and the approximate curve is taken as the measurement reproducibility.

ステップ２において加速電圧・プローブ電流・倍率・画像積算数等の測定条件を選択し、ステップ３で設定された条件において予め保存されていた条件を読み込み、測定条件の調整を行う。ステップ４において、予め登録されている測定点の情報にもとづいて測定箇所に移動する。ステップ５では測定箇所において、２次電子信号による２次電子像を形成する。通常は２次電子像に含まれるノイズによる測定値の変動を抑えるために、試料上を数回走査し、ステップ６でその際に得られた画像を保存し、ステップ７で測定を行う場合使用する画像においてノイズの低減を図る。ステップ７では、ステップ６で用いられた画像をもとにして測定位置の選択及び測定値の取得を行う。ステップ８では、ステップ７で得られた測定値の保存を行う。なお、ステップ２からステップ８の処理は、一般的な走査電子顕微鏡で行われている処理と同等である。   In step 2, measurement conditions such as acceleration voltage, probe current, magnification, and number of integrated images are selected, the conditions stored in advance in the conditions set in step 3 are read, and the measurement conditions are adjusted. In step 4, the measurement point is moved based on the information of the measurement points registered in advance. In step 5, a secondary electron image by a secondary electron signal is formed at the measurement location. Normally used to scan the sample several times to store the image obtained at step 6 and measure at step 7 in order to suppress fluctuations in the measured value due to noise contained in the secondary electron image. To reduce noise in an image. In step 7, the measurement position is selected and the measurement value is acquired based on the image used in step 6. In step 8, the measured value obtained in step 7 is stored. Note that the processing from step 2 to step 8 is equivalent to the processing performed in a general scanning electron microscope.

本発明においての評価対象であるシュリンク量及び測定再現性の値を得るためには、同一箇所を繰り返し測定する必要がある。そのため、ステップ９において指定された回数を満たすまでステップ５からステップ８の処理を繰り返し、その度に測定値は保存される。   In order to obtain the shrinkage amount and the measurement reproducibility which are the evaluation targets in the present invention, it is necessary to repeatedly measure the same portion. Therefore, the processing from step 5 to step 8 is repeated until the number of times specified in step 9 is satisfied, and the measurement value is saved each time.

ステップ１０では、シュリンク量について保存された測定値がステップ１で入力された基準値を満たすか否かの判定を行う。選択された測定条件にもとづいて得られた測定値が基準値を満たす場合は、ステップ１１に進み、測定再現性について、保存された測定値がステップ１で入力された基準値を満たすか否かの判定を行う。ステップ１１においても、選択された測定条件にもとづいて得られた測定値が基準値を満たす場合は、ステップ１２において測定結果の出力を行った後、処理を終了する。   In step 10, it is determined whether or not the measurement value stored for the shrink amount satisfies the reference value input in step 1. When the measurement value obtained based on the selected measurement condition satisfies the reference value, the process proceeds to step 11 and, for measurement reproducibility, whether the stored measurement value satisfies the reference value input in step 1 or not. Judgment is made. Also in step 11, when the measurement value obtained based on the selected measurement condition satisfies the reference value, the measurement result is output in step 12, and then the process ends.

また、ステップ１０において、選択された測定条件にもとづいて得られた測定値が基準値を満たさない場合は、ステップ１３の通り、ドーズ量が少なくなるように加速電圧・画像積算数・プローブ電流・倍率等の測定条件を変更する。ステップ１４では、測定装置において、変更された条件が実行可能か否かを判断し、実行可能である場合はステップ３の処理に戻り測定条件を変更し、新たな測定値を得る。同様に、ステップ１１において、選択された測定条件にもとづいて得られた測定値が基準値を満たさない場合は、ステップ１５の通り、ドーズ量が多くなるように加速電圧・画像積算数・プローブ電流・倍率等の測定条件を変更する。測定条件の変更を行う。その後、ステップ１４の判断を行い、測定装置において、変更された条件が実行可能である場合はステップ３の処理に戻り測定条件を変更し、新たな測定値を得る。   If the measurement value obtained based on the selected measurement condition does not satisfy the reference value in step 10, as shown in step 13, the acceleration voltage, the image integration number, the probe current, Change measurement conditions such as magnification. In step 14, it is determined whether or not the changed condition can be executed in the measurement apparatus. If it can be executed, the process returns to step 3 to change the measurement condition and obtain a new measurement value. Similarly, in step 11, when the measurement value obtained based on the selected measurement condition does not satisfy the reference value, as shown in step 15, the acceleration voltage, the image integration number, and the probe current are increased so that the dose amount increases.・ Change measurement conditions such as magnification. Change the measurement conditions. Thereafter, the determination in step 14 is performed, and if the changed condition can be executed in the measurement apparatus, the process returns to the process in step 3 to change the measurement condition and obtain a new measurement value.

なお、ステップ１４において、ステップ１３もしくはステップ１５において変更された測定条件が実行不可能な場合は、ステップ１２においてそれまでに得られた結果を出力し、処理を終了する。   In step 14, if the measurement condition changed in step 13 or step 15 cannot be executed, the result obtained so far is output in step 12, and the process is terminated.

上記では、測定装置に走査型電子顕微鏡を用いているが、本発明は透過型電子顕微鏡やその他の電子線応用装置においても利用できる。上記の形態において試料から検出される情報は２次電子情報であるが、検出される情報は反射電子やＸ線等であっても良い。また、画像取り込み装置１４、画像保存装置１５、寸法測定装置１７、データ保存装置１８、データ演算装置１９はそれぞれ個別の装置として説明したが、コンピュータ２０内に格納されているプログラムでこれらの処理を行っても良い。   In the above description, a scanning electron microscope is used as the measuring device, but the present invention can also be used in a transmission electron microscope and other electron beam application devices. In the above embodiment, the information detected from the sample is secondary electron information, but the detected information may be reflected electrons or X-rays. Further, although the image capturing device 14, the image storage device 15, the dimension measuring device 17, the data storage device 18, and the data arithmetic device 19 have been described as individual devices, these processes are performed by programs stored in the computer 20. You can go.

上記では、試料にＡｒＦレジストを使用した場合について説明したが、試料の種類については電子線照射により形状変化が生じる他の試料においても適用可能である。上記では、シュリンク量の定義として、繰り返し測定における１回目と２回目の測定値の差分を用いているが、シュリンク量の定義としては１回目と１０回目の測定値の差分を用いるなど、他の回数の差分を用いて定義しても良い。また、上記では、測定再現性の定義として、繰り返し測定における１回目からｎ回目までの測定値を用いて近似曲線を作成し、各測定値と近似曲線との差分のばらつきを測定再現性としているが、シュリンクによる寸法変化が無くなった状態（回数）から後の数値を用いて、測定再現性を定義しても良い。また、同一条件において複数点の測定を行い、各点ごとのシュリンク量を計算し、各点におけるシュリンク量のばらつきを測長再現性として定義しても良い。再現性として一般に定義されている手法を用いることができる。   In the above description, the case where an ArF resist is used for the sample has been described. However, the type of the sample can also be applied to other samples whose shape changes due to electron beam irradiation. In the above, the difference between the first measurement value and the second measurement value in the repeated measurement is used as the definition of the shrink amount, but the difference between the first measurement value and the tenth measurement value is used as the definition of the shrink amount. You may define using the difference of frequency | count. Further, in the above, as the definition of measurement reproducibility, an approximate curve is created using measured values from the first to nth in repeated measurement, and the variation in the difference between each measured value and the approximate curve is defined as measurement reproducibility. However, the measurement reproducibility may be defined using a numerical value after the state (number of times) in which the dimensional change due to shrinking is eliminated. Further, a plurality of points may be measured under the same conditions, the shrink amount for each point may be calculated, and the variation in the shrink amount at each point may be defined as length measurement reproducibility. A method generally defined as reproducibility can be used.

［実施例］
図３は、測定条件決定の実施例を示す図である。本実施例ではシュリンク量を示す指標として繰り返し測定における１回目及び２回目の測定値の差分を用いた。また、測定再現性に関しては、繰り返し測定における１回目から２０回目までの測定値を用いて近似曲線を作成し、各測定値と近似曲線との差分のばらつきを測定再現性とした。図２のステップ１で示す評価基準値をシュリンク量２．０ｎｍ、測定再現性１．０ｎｍと設定した。 [Example]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of measurement condition determination. In this example, the difference between the first and second measurement values in the repeated measurement was used as an index indicating the shrinkage amount. As for measurement reproducibility, an approximate curve was created using the measured values from the first to the 20th measurement in the repeated measurement, and the variation in the difference between each measured value and the approximate curve was taken as the measurement reproducibility. The evaluation reference value shown in Step 1 of FIG. 2 was set to a shrink amount of 2.0 nm and a measurement reproducibility of 1.0 nm.

測定１において、加速電圧５００Ｖ、プローブ電流５ｐＡ、倍率２００ｋ倍、画像積算数４枚の条件でシュリンク量及び測定再現性を評価したところ、シュリンク量が２．２ｎｍ測定再現性が０．６ｎｍといった結果を得た。この結果を図２のステップ１０の判定条件に照らすと、シュリンク量が評価基準値を超えているため、ドーズ量を減らす条件を設定した。ここでは、測定２に示すように倍率を１００ｋ倍に下げて再度測定を実施した。その結果、シュリンク量が０．９ｎｍ・測定再現性が１．０ｎｍといった値を得た。子の結果を図２のステップ１１の判定条件に照らすと、測定再現性が評価基準値を超えているため、ドーズ量を増やす条件を再設定した。測定３に示すように、画像積算数を増やすことによりドーズ量を増やして測定を実施したところ、シュリンク量が１．４ｎｍ、測定再現性が０．７ｎｍという結果を得ることができたため、図３に示す結果を出力して測定を終了した。   In measurement 1, the shrinkage amount and measurement reproducibility were evaluated under the conditions of an acceleration voltage of 500 V, a probe current of 5 pA, a magnification of 200 k, and an image integration number of 4. As a result, the shrinkage amount was 2.2 nm and the measurement reproducibility was 0.6 nm. Got. When this result is compared with the determination condition in step 10 of FIG. 2, the shrink amount exceeds the evaluation reference value, and therefore a condition for reducing the dose amount is set. Here, as shown in Measurement 2, the magnification was reduced to 100k and the measurement was performed again. As a result, the shrinkage amount was 0.9 nm and the measurement reproducibility was 1.0 nm. When the result of the child is compared with the determination condition of Step 11 in FIG. 2, the measurement reproducibility exceeds the evaluation reference value, so the condition for increasing the dose is reset. As shown in Measurement 3, when the measurement was performed with the dose amount increased by increasing the number of integrated images, the result was that the shrink amount was 1.4 nm and the measurement reproducibility was 0.7 nm. The result shown in FIG.

本発明による走査型電子顕微鏡の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the scanning electron microscope by this invention. 測定条件を決定する手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure which determines measurement conditions. 測定条件決定の実施例を示す図。The figure which shows the Example of measurement condition determination. 電子顕微鏡を用いて、ＡｒＦレジストを繰り返し測定した測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result which measured the ArF resist repeatedly using the electron microscope. 画像積算数を変更してＡｒＦレジストを評価した場合の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result at the time of changing an image integration number and evaluating an ArF resist. 倍率を変更してＡｒＦレジストを評価した場合の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result at the time of changing a magnification and evaluating an ArF resist.

符号の説明Explanation of symbols

１：鏡体、２：フィラメント、３：１次電子線、４：ウェーネルト、５：アノード、６：コンデンサレンズ、７：対物レンズ、８：試料、９：スティグマコイル、１０：アライメントコイル、１１：偏向コイル、１２：２次電子、１３：２次電子検出器、１４：画像取り込み装置、１５：画像保存装置、１６：モニタ、１７：寸法測定装置、１８：データ保存装置、１９：データ演算装置、２０：コンピュータ、２１：マウス、２２：ステージ、２３：プリンタ 1: mirror body, 2: filament, 3: primary electron beam, 4: Wehnelt, 5: anode, 6: condenser lens, 7: objective lens, 8: sample, 9: stigma coil, 10: alignment coil, 11: Deflection coil, 12: secondary electrons, 13: secondary electron detector, 14: image capture device, 15: image storage device, 16: monitor, 17: dimension measurement device, 18: data storage device, 19: data operation device , 20: computer, 21: mouse, 22: stage, 23: printer

Claims (2)

電子線照射によって形状が変化する試料を、電子顕微鏡を用いて測定する際の測定条件決定方法において、
試料上の同一箇所に対して同じ測定条件で所定回数の測定を行うステップと、
測定値の変化量が予め設定された基準値を満たしているかどうかを判定する第１の判定ステップと、
測定再現性が予め設定された基準値を満たしているかどうかを判定する第２の判定ステップとを有し、
前記第１の判定で測定値の変化量が予め設定された基準値を満たしていない場合には、試料上の新しい測定箇所に移動し、ドーズ量を少なくするように測定条件を変更して前記ステップを反復し、
前記第２の判定で測定再現性が予め設定された基準値を満たしていない場合には、試料上の新しい測定箇所に移動し、ドーズ量を多くするように測定条件を変更して前記ステップを反復して、
測定値の変化量及び測定再現性が前記予め設定された基準値を満たす測定条件を探索することを特徴とする測定条件決定方法。 In the measurement condition determination method when measuring a sample whose shape is changed by electron beam irradiation using an electron microscope,
Performing a predetermined number of measurements under the same measurement conditions on the same location on the sample;
A first determination step of determining whether or not the amount of change in the measured value satisfies a preset reference value;
A second determination step for determining whether or not the measurement reproducibility satisfies a preset reference value;
When the change amount of the measurement value does not satisfy the preset reference value in the first determination, the measurement condition is changed so as to move to a new measurement location on the sample and reduce the dose amount. Repeat the steps
When the measurement reproducibility does not satisfy the preset reference value in the second determination, the measurement step is moved to a new measurement location on the sample and the measurement condition is changed so as to increase the dose, and the above steps are performed. Iterate and
A method for determining a measurement condition, comprising: searching for a measurement condition in which a change amount of measurement value and measurement reproducibility satisfy the preset reference value. 請求項１記載の測定条件決定方法において、測定条件の変更は、電子線の加速電圧、倍率、試料照射電流、画像積算数の少なくとも１つを変更することによって行うことを特徴とする測定条件決定方法。   2. The measurement condition determination method according to claim 1, wherein the measurement condition is changed by changing at least one of an acceleration voltage of the electron beam, a magnification, a sample irradiation current, and an image integration number. Method.
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