JP2014137872A - Calibration standard member and manufacturing method therefor and calibration method using the same - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a calibration standard member which allows for high accuracy astigmatism adjustment used in a charged particle beam device.SOLUTION: A calibration standard member 16 for calibrating the aberration of a charged particle beam device in which a charged particle beam scans on the surface of a sample by deflection has, as a calibration pattern 3 for calibrating the aberration of a charged particle beam, a plurality of patterns composed of a silicon layer 11 extending in one direction and a molybdenum layer 12 in the same plane, and a part of the pattern is curved.

Description

本発明は、走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置の収差を調整するための校正用標準部材およびその作製方法並びにそれを用いた校正方法に関する。   The present invention relates to a calibration standard member for adjusting the aberration of a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope, a manufacturing method thereof, and a calibration method using the same.

近年、半導体素子やハードディスク素子は微細化が益々進んでおり、より高精度な寸法管理が必要となる。そこで、半導体素子やハードディスク素子製造の現場では走査電子顕微鏡を基にした電子ビーム測長装置を用いた寸法管理が行われている。この寸法管理の計測精度は、走査電子顕微鏡の焦点および非点などの光学校正精度で決定される。これに対し査電子顕微鏡の焦点および非点調整用校正試料として、特許文献１、特許文献２に示されるような校正試料が提案されている。   In recent years, semiconductor devices and hard disk devices have been increasingly miniaturized, and more accurate dimensional management is required. Therefore, in the field of manufacturing semiconductor devices and hard disk devices, dimension management is performed using an electron beam length measuring device based on a scanning electron microscope. The measurement accuracy of this dimension management is determined by the optical calibration accuracy such as the focus and astigmatism of the scanning electron microscope. On the other hand, calibration samples as shown in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 have been proposed as calibration samples for adjusting the focus and astigmatism of an electron microscope.

特開２００８−１８１０８６号公報JP 2008-181086 A 国際公開第ＷＯ０８／０３２４１６号パンフレットInternational Publication No. WO08 / 032416 Pamphlet

しかし、発明者等が検討した結果、今後の更なる微細化を考慮した場合、特許文献１および２の校正試料を走査電子顕微鏡の非点調整に用いるには、以下の課題を有する。   However, as a result of studies by the inventors, when considering further miniaturization in the future, the use of the calibration samples of Patent Documents 1 and 2 for astigmatism adjustment of a scanning electron microscope has the following problems.

（１）半導体素子の微細化に対応しこれを検査する走査電子顕微鏡に対しても微細素子に対応した高倍率光学条件で非点調整が不可欠でありそのためにはこれを校正する標準部材の校正パターンの微細化も必須である。また（２）半導体素子の微細化に対応し薄膜化が進行してパターン高さも１００ｎｍ以下になっており、ハードディスク素子では平坦な表面での磁性材料の埋め込みパターン寸法を計測する必要がある。このためにより高精度での非点調整を行うためには測定試料と同じ高さ構造を有した校正パターンが必要となる。
まず（１）の課題に対して特許文献１および２の校正試料はパターンとなる円形パターン形成は半導体パターン形成に用いているリソグラフィおよびエッチングで行うことが必須であるが、線幅５０ｎｍ以下で直径１００ｎｍ以下の円パターン形成はきわめて困難である。また、（２）の課題である低段差あるいは平坦構造に対し特許文献１および２の校正試料は段差形状のエッジからの信号で電子ビーム校正を行うとしている。このためにコントラストの高い信号を得るためには１００ｎｍ以上の段差が必要であり、課題である低段差あるいは平坦構造と相容れない構造である。 (1) Astigmatism adjustment is necessary under the high magnification optical conditions corresponding to the fine element for the scanning electron microscope corresponding to the miniaturization of the semiconductor element, and calibration of the standard member for calibrating this is necessary. Pattern refinement is also essential. Further, (2) the pattern height is reduced to 100 nm or less with the progress of thinning corresponding to the miniaturization of the semiconductor element, and it is necessary to measure the embedding pattern dimension of the magnetic material on the flat surface in the hard disk element. For this reason, in order to perform astigmatism adjustment with higher accuracy, a calibration pattern having the same height structure as the measurement sample is required.
First, with respect to the problem (1), it is essential to form a circular pattern as a pattern in the calibration samples of Patent Documents 1 and 2 by lithography and etching used for semiconductor pattern formation, but the line width is 50 nm or less and the diameter is Formation of a circular pattern of 100 nm or less is extremely difficult. In addition, the calibration sample of Patent Documents 1 and 2 performs electron beam calibration with a signal from the edge of the step shape for the low step or flat structure which is the problem of (2). For this reason, in order to obtain a signal with high contrast, a step of 100 nm or more is necessary, and the structure is incompatible with the low step or the flat structure which is a problem.

本発明の目的は、上記課題に鑑み、寸法管理対象素子が更に微細化した場合であっても、電子顕微鏡等の荷電粒子線装置で用いられる非点調整を高精度で行うことのできる校正用標準部材およびその作製方法並びにそれを用いた校正方法を提供することにある。   In view of the above problems, the object of the present invention is for calibration capable of performing astigmatism adjustment used in charged particle beam apparatuses such as an electron microscope with high accuracy even when a dimension control target element is further miniaturized. It is an object of the present invention to provide a standard member, a manufacturing method thereof, and a calibration method using the standard member.

上記目的を達成するための一実施形態として、荷電粒子線を試料の表面上で偏向により走査させる荷電粒子線装置の収差を校正する校正用標準部材において、
前記荷電粒子線の収差を校正する校正パターンとして同一平面内において、一方向に延在する複数のパターンを有し、前記パターンの一部が湾曲していることを特徴とする校正用標準部材とする。 As an embodiment for achieving the above object, in a calibration standard member for calibrating the aberration of a charged particle beam apparatus that scans a charged particle beam by deflection on the surface of a sample,
A calibration standard member having a plurality of patterns extending in one direction in the same plane as a calibration pattern for calibrating the aberration of the charged particle beam, wherein a part of the pattern is curved; To do.

また、荷電粒子線を試料の表面上で偏向により走査させる荷電粒子線装置の収差を校正する校正用標準部材の作製方法において、
基板上に直線状の凸部または凹部或いはその両者を形成する工程と、
前記基板上に異なる材料から成る層を少なくとも２層以上交互に積層する工程と、
直線状の凸部または凹部或いはその両者に対して垂直な断面を露出する工程と、を含むことを特徴とする校正用標準部材の作製方法とする。 Further, in a method for producing a calibration standard member for calibrating the aberration of a charged particle beam apparatus that scans a charged particle beam by deflection on the surface of a sample,
Forming a linear convex part or concave part or both on the substrate;
Alternately laminating at least two layers of different materials on the substrate;
And a step of exposing a cross section perpendicular to the straight convex portion and / or the concave portion or both of them.

また、荷電粒子線を試料の表面上で偏向により走査させる荷電粒子線装置の荷電粒子線の収差を校正する校正方法において、
前記荷電粒子線の収差を校正する校正パターンとして同一平面内において、一方向に延在する複数のパターンを有し、前記複数のパターンの一部が湾曲する校正用標準部材を準備する第１ステップと、
前記校正用標準部材の前記校正パターンの湾曲部に対して複数の方向で荷電粒子線を走査し二次荷電粒子または反射荷電粒子を検出する第２ステップと、
検出された前記二次荷電粒子または反射荷電粒子の信号を用いて前記荷電粒子線の収差を校正する第３ステップと、を有することを特徴とする校正方法とする。 In the calibration method for calibrating the aberration of the charged particle beam of the charged particle beam device that scans the charged particle beam by deflection on the surface of the sample,
A first step of preparing a calibration standard member having a plurality of patterns extending in one direction in the same plane as a calibration pattern for calibrating the aberration of the charged particle beam, wherein a part of the plurality of patterns is curved. When,
A second step of scanning a charged particle beam in a plurality of directions with respect to the curved portion of the calibration pattern of the calibration standard member to detect secondary charged particles or reflected charged particles;
And a third step of calibrating the aberration of the charged particle beam by using the detected signal of the secondary charged particle or the reflected charged particle.

本発明によれば、荷電粒子線装置で用いられる非点調整を高精度で行うことのできる校正用標準部材およびその作製方法並びにそれを用いた校正方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the standard member for calibration which can perform astigmatism adjustment used with a charged particle beam apparatus with high precision, its manufacturing method, and the calibration method using the same can be provided.

本発明の第１の実施例に係る校正用標準部材の概略図であり、上図は全体斜視図、下図は上図の校正パターン領域の拡大図である。It is the schematic of the standard member for calibration which concerns on 1st Example of this invention, the upper figure is a whole perspective view, and the lower figure is an enlarged view of the calibration pattern area | region of the upper figure. 図１に示す校正用標準部材を保持ホルダに取り付けたときの断面図である。It is sectional drawing when the standard member for a calibration shown in FIG. 1 is attached to a holding holder. 第２の実施例に係る校正方法を説明するために用いた走査電子顕微鏡のステージ部分の斜視図である。It is a perspective view of the stage part of the scanning electron microscope used in order to demonstrate the calibration method which concerns on a 2nd Example. 図３に示した走査電子顕微鏡の全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of the scanning electron microscope shown in FIG. 第２の実施例に係る校正方法を用いて図４に示す走査電子顕微鏡の非点校正を行う際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of performing astigmatic calibration of the scanning electron microscope shown in FIG. 4 using the calibration method which concerns on a 2nd Example. 本発明の第２の実施例に係る校正方法を説明するための図であり、校正用標準部材上の校正パターンに対する電子ビームの走査方向を示す概略図である。It is a figure for demonstrating the calibration method which concerns on the 2nd Example of this invention, and is the schematic which shows the scanning direction of the electron beam with respect to the calibration pattern on the calibration standard member. 本発明の第２の実施例に係る校正方法を説明するための図であり、校正用標準部材上の校正パターンを電子ビームで走査したときの信号波形の概略図である。It is a figure for demonstrating the calibration method which concerns on the 2nd Example of this invention, and is the schematic of a signal waveform when the calibration pattern on the calibration standard member is scanned with an electron beam. 本発明の第２の実施例に係る校正方法を説明するための図であり、校正用標準部材上の校正パターンを電子ビームで走査したときの信号波形の概略図である。It is a figure for demonstrating the calibration method which concerns on the 2nd Example of this invention, and is the schematic of a signal waveform when the calibration pattern on the calibration standard member is scanned with an electron beam. 本発明の第３の実施例に係る校正用標準部材における校正パターンの概略図である。It is the schematic of the calibration pattern in the standard member for a calibration which concerns on the 3rd Example of this invention. 本発明の第３の実施例に係る校正用標準部材における他の校正パターンの概略図である。It is the schematic of the other calibration pattern in the standard member for calibration which concerns on the 3rd Example of this invention. 本発明の第３の実施例に係る校正用標準部材における積層構造部の概略図である。It is the schematic of the laminated structure part in the standard member for calibration which concerns on the 3rd Example of this invention. 図１１に示す積層構造部を電子ビームで走査したときの信号波形の概略図である。It is the schematic of a signal waveform when the laminated structure part shown in FIG. 11 is scanned with an electron beam. 本発明の第１の実施例における校正用標準部材の作製プロセスフロー図である。It is a manufacturing process flow figure of the standard member for calibration in the 1st example of the present invention. 本発明の第１の実施例における校正用標準部材の作製プロセス図である。It is a manufacturing process figure of the standard member for calibration in the 1st example of the present invention. 本発明の第１の実施例における校正用標準部材の作製プロセス図である。It is a manufacturing process figure of the standard member for calibration in the 1st example of the present invention. 本発明の第１の実施例における校正用標準部材の作製プロセス図である。It is a manufacturing process figure of the standard member for calibration in the 1st example of the present invention. 本発明の第１の実施例における校正用標準部材の作製プロセス図である。It is a manufacturing process figure of the standard member for calibration in the 1st example of the present invention. 本発明の第１の実施例における校正用標準部材の作製プロセス図である。It is a manufacturing process figure of the standard member for calibration in the 1st example of the present invention. 本発明の第１の実施例における校正用標準部材の作製プロセス図である。It is a manufacturing process figure of the standard member for calibration in the 1st example of the present invention. 本発明の第１の実施例における校正用標準部材の作製プロセス図である。It is a manufacturing process figure of the standard member for calibration in the 1st example of the present invention.

本発明の代表的な実施例によれば、電子顕微鏡等の荷電粒子線装置で用いられる非点校正を高精度で行なうことが可能となる。非点校正ではビーム形状を真円に近い最小円とする調整を行う。この校正では複数の方向のパターンを用意して各方向でのライン状パターンでのビーム走査で得られる二次電子信号または反射電子信号波形強度を計測して調整を行う。   According to a typical embodiment of the present invention, astigmatism used in a charged particle beam apparatus such as an electron microscope can be performed with high accuracy. In astigmatism calibration, the beam shape is adjusted to the minimum circle close to a perfect circle. In this calibration, a pattern in a plurality of directions is prepared, and the secondary electron signal or reflected electron signal waveform intensity obtained by beam scanning with a linear pattern in each direction is measured and adjusted.

本発明では同一平面内において、複数の平行した直線パターンからなる直線部とこの直線の一部に該直線と連続しかつ該平面内で閉じない曲線部からなる収差評価用パターンをシリコン等の軽元素からなる層とモリブデン等の重金属からなる層の交互の積層断面により形成した標準部材を用いることにより微細でかつ異なるビーム走査方向に対してコントラストの高い二次電子または反射電子信号を得られ精度の高い校正が可能となる。なお、上記同一平面は、積層膜の断面研磨（洗浄含む）やへき開、材料の違い等により生じる段差及びそれらに相当する段差を含む。   In the present invention, an aberration evaluation pattern consisting of a straight line portion composed of a plurality of parallel straight line patterns and a curved line portion that is continuous with the straight line and does not close within the plane is formed on a light plane such as silicon. By using a standard member formed by alternately laminating cross-sections of layers made of elements and layers made of heavy metals such as molybdenum, it is possible to obtain secondary or reflected electron signals that are fine and have high contrast in different beam scanning directions. High calibration is possible. Note that the same plane includes steps generated by cross-sectional polishing (including cleaning) and cleavage of the laminated film, differences in materials, and the like, and steps corresponding thereto.

以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施例では荷電粒子線装置として主に走査電子顕微鏡を例に説明するが、これに限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each embodiment, a scanning electron microscope is mainly described as an example of the charged particle beam apparatus, but the present invention is not limited to this.

図１、図２および図１３から図２０を用いて、本発明の第１の実施例を説明する。なお、同一符号は同一構成要素を示す。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 13 to 20. In addition, the same code | symbol shows the same component.

まず、図１は、本実施例に係る校正用標準部材１６の概略図であり、上図は全体斜視図、下図は校正用標準部材上面の校正パターン領域５の拡大図を示す。図２は、校正用標準部材１６を保持台である保持ホルダ１７に搭載した断面図である。   First, FIG. 1 is a schematic view of a calibration standard member 16 according to the present embodiment, in which an upper diagram is an overall perspective view, and a lower diagram is an enlarged view of a calibration pattern region 5 on the upper surface of the calibration standard member. FIG. 2 is a cross-sectional view of the calibration standard member 16 mounted on a holding holder 17 which is a holding base.

校正用標準部材１６は、凸パターン（高さ１００ｎｍ、幅２００ｎｍ、周期１０００ｎｍ）４が形成された多層膜基板２上に軽元素であるシリコン層（厚さ２０ｎｍ）１１および重金属であるモリブデン層（厚さ１０ｎｍ）１２が交互に積層された断面を有しており、この断面はその表面を研磨することで平坦化されて同一平面となっており、かつ密度差の大きな二つの材料からなる積層構造部３には図１の下図に示した校正パターンを含んでいる。なお、上記同一平面は、積層膜が形成された基板の断面研磨（洗浄含む）やへき開等により生じる段差を含む。校正用標準部材１６は、多層膜基板２のほかに基板部１および複数の固定用基板６、７、８と組み合わせて構成されている。この校正用標準部材がアルミ製の保持ホルダ１７に搭載されている（図２）。図１の下図に示した積層による校正パターン（積層構造部）３には、凸パターン４が形成された多層膜基板２上で軽元素であるシリコン層１１および重金属であるモリブデン層１２の交互積層が扇状に曲線部として積層されてゆき、層を重ねるごとに基板面に水平方向に広がりながら平坦化してゆく積層が含まれている。このように図1の下図に示した校正パターン３には断面の同一平面内において、複数の平行した直線パターンからなる直線部とこの直線の一部に該直線と連続しかつ該平面内で閉じない曲線部が形成されている。   The calibration standard member 16 is composed of a light element silicon layer (thickness 20 nm) 11 and a heavy metal molybdenum layer (on a multilayer film substrate 2 on which convex patterns (height 100 nm, width 200 nm, period 1000 nm) 4 are formed. (Thickness 10 nm) 12 has a cross section in which layers are alternately laminated, and this cross section is flattened by polishing the surface to be the same plane, and is a laminate made of two materials having a large density difference. The structure portion 3 includes the calibration pattern shown in the lower diagram of FIG. Note that the same plane includes a level difference caused by cross-sectional polishing (including cleaning) or cleavage of the substrate on which the laminated film is formed. The standard member 16 for calibration is configured in combination with the substrate portion 1 and the plurality of fixing substrates 6, 7, 8 in addition to the multilayer film substrate 2. This standard member for calibration is mounted on a holding holder 17 made of aluminum (FIG. 2). In the calibration pattern (laminated structure portion) 3 by lamination shown in the lower diagram of FIG. 1, an alternating lamination of a silicon layer 11 that is a light element and a molybdenum layer 12 that is a heavy metal on the multilayer substrate 2 on which the convex pattern 4 is formed. Are stacked in a fan shape as a curved portion, and each layer is stacked to be flattened while spreading in the horizontal direction on the substrate surface. As described above, the calibration pattern 3 shown in the lower diagram of FIG. 1 includes a straight line portion composed of a plurality of parallel straight line patterns and a part of the straight line within the same plane of the cross section, and is closed within the plane. No curved part is formed.

このように、校正用標準部材１６は、異なる材料を基板表面に交互に積層させた図１の下図に示した校正パターン３を有する第一の試料断片と第二の試料断片とが、接合された接合基板を備えている。   As described above, the calibration standard member 16 is formed by joining the first sample fragment and the second sample fragment having the calibration pattern 3 shown in the lower diagram of FIG. 1 in which different materials are alternately laminated on the substrate surface. A bonded substrate.

接合された２部材の断面は、図１、図２の校正用標準部材に示すようにダイシングと研磨によって平坦化されている。その最表面の高さは保持ホルダ１７に固定し電子顕微鏡の搭載したときに測定すべき試料６５の高さと一致するように形成されている（図３）。   The cross section of the joined two members is flattened by dicing and polishing as shown in the calibration standard members of FIGS. The height of the outermost surface is formed so as to coincide with the height of the sample 65 to be measured when the electron microscope is mounted on the holding holder 17 (FIG. 3).

次に、本実施例に係る校正用標準部材１６の作製方法について述べる。まず、概要を述べる。校正用標準部材１６は、予め一定のピッチで基板に形成された凸パターン上に一定の積層ピッチで周期的に異なる材料を基板表面に積層させて多層膜を有する第一の基板を形成する工程と、前記第一、第二の基板を多層膜の表面側と第二の基板を接合した接合基板を形成する接合工程と、この接合基板を第一の基板上のマークパターンにより第１の基板に形成された凸パターンに対して垂直な断面が形成されるように断面辺が露出した試料断片を形成する工程と、該試料断片とこれを保持する基板断片とを突きあわせて接着する工程と、該試料断片の断面を研磨する工程を有する。   Next, a method for producing the calibration standard member 16 according to this embodiment will be described. First, an overview is given. The calibration standard member 16 is a step of forming a first substrate having a multilayer film by laminating different materials periodically on a substrate surface at a constant lamination pitch on a convex pattern previously formed on the substrate at a constant pitch. A bonding step of forming a bonded substrate by bonding the first and second substrates to the surface side of the multilayer film and the second substrate, and the bonded substrate to the first substrate by a mark pattern on the first substrate Forming a sample piece having a cross-sectional side exposed so that a cross section perpendicular to the convex pattern formed on the substrate is formed, and abutting and bonding the sample piece and a substrate piece holding the sample piece And polishing the cross section of the sample piece.

次に、校正用標準部材１６の作製方法の詳細について、図１３に示すプロセスフロー及び関連する構成図（図１４から図２０）に基づいて述べる。   Next, the details of the method for producing the calibration standard member 16 will be described based on the process flow shown in FIG. 13 and related configuration diagrams (FIGS. 14 to 20).

まず、一定ピッチの周期間隔でシリコン基板上に直線状の凸部（または凹部）パターンをリソグラフィとエッチングにより形成する（ステップＳ１０１）。図１４は、校正パターン３用の基板を作成する過程を示す図である。図１４（ａ）はシリコン基板３８の斜視図、図１４（ｂ）の上図は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図、図１４（ｂ）の下図は（ｂ）の上図の矩形枠部の拡大図である。基板３８上には図１４（ｂ）の下図に示したように凸パターン（高さ１００ｎｍ、幅２００ｎｍ、）４２が周期１０００ｎｍで連続して形成されている。なお、符号４０は十字マークを示す。   First, linear convex (or concave) patterns are formed on a silicon substrate at regular intervals by lithography and etching (step S101). FIG. 14 is a diagram illustrating a process of creating a substrate for the calibration pattern 3. 14A is a perspective view of the silicon substrate 38, an upper view of FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 14A, and a lower view of FIG. 14B is a rectangular frame of the upper view of FIG. It is an enlarged view of a part. On the substrate 38, convex patterns (height 100 nm, width 200 nm) 42 are continuously formed with a period of 1000 nm as shown in the lower diagram of FIG. Reference numeral 40 denotes a cross mark.

次に図１５の多層膜形成基板４３は、校正部となるシリコン層４５とモリブデン層４６の積層構造（校正パターン）４４を、シリコン層を２０ｎｍの厚さ、モリブデン層を１０ｎｍの厚さで交互にスパッタ成膜にてシリコン基板３８上に形成したものである（ステップＳ１０２）。図１５は、上記多層膜基板を示す図であり、図１５（ａ）は多層膜基板４３の斜視図、図５（ｂ）の上図は図１５（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図１５（ｂ）の下図は（ｂ）の上図の矩形枠部の拡大図である。基板３８表面に形成された凸パターン（高さ１００ｎｍ、幅２００ｎｍ、）４２上にシリコン層４５とモリブデン層４６の積層構造を有し、凸パターン４２上で軽元素であるシリコン層４５および重金属であるモリブデン層４６の交互積層が扇状に曲線部として積層されてゆき、層を重ねるごとに基板面に水平方向に広がりながら平坦化した多層構造となる。このように図１５（ｂ）の下図に示した校正パターン４４には断面の同一平面内において、複数の平行した直線パターンからなる直線部とこの直線の一部に該直線と連続しかつ該平面内で閉じない曲線部が形成されている。   Next, the multilayer film formation substrate 43 of FIG. 15 has a stacked structure (calibration pattern) 44 of a silicon layer 45 and a molybdenum layer 46 serving as a calibration portion, with a silicon layer having a thickness of 20 nm and a molybdenum layer having a thickness of 10 nm. The film is formed on the silicon substrate 38 by sputtering film formation (step S102). FIG. 15 is a diagram showing the multilayer substrate, FIG. 15A is a perspective view of the multilayer substrate 43, an upper view of FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. The lower diagram of FIG. 15B is an enlarged view of the rectangular frame portion of the upper diagram of FIG. It has a laminated structure of a silicon layer 45 and a molybdenum layer 46 on a convex pattern (height 100 nm, width 200 nm) 42 formed on the surface of the substrate 38, and a light element silicon layer 45 and heavy metal on the convex pattern 42. Alternating layers of molybdenum layers 46 are fan-shaped and curved as curved portions, and each time the layers are stacked, a multilayer structure is formed which spreads horizontally on the substrate surface while being flattened. In this way, the calibration pattern 44 shown in the lower part of FIG. 15B has a straight line portion composed of a plurality of parallel straight line patterns and a part of the straight line that is continuous with the straight line in the same plane of the cross section. A curved portion that does not close inside is formed.

次に、図１６に示すように正方形角に切り出した基板４７と上記多層膜基板４３を接合する（ステップＳ１０３）。図１７は、本実施例におけるウェーハ接合を示す図である。図１６は二枚の基板４７、４３の斜視図、図１７は図１６のＢ−Ｂ’断面図である。二つの基板４７,４３を、図１６から図１７のように、図１４に示した多層膜基板４３上に形成した二つの十字マーク４０が露出するように、かつ二枚の基板４７、４３を図１７のように、各基板の積層構造４４表面が基板４７と接合されるように、真空中においてイオンビームで活性化した後に接合する常温接合工程により図１７のように貼り合わせる。   Next, as shown in FIG. 16, the substrate 47 cut into a square corner and the multilayer substrate 43 are joined (step S103). FIG. 17 is a diagram showing wafer bonding in the present embodiment. 16 is a perspective view of the two substrates 47 and 43, and FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of FIG. The two substrates 47 and 43 are formed so that the two cross marks 40 formed on the multilayer film substrate 43 shown in FIG. 14 are exposed as shown in FIGS. As shown in FIG. 17, bonding is performed as shown in FIG. 17 by a room temperature bonding process in which bonding is performed after activation with an ion beam in a vacuum so that the surface of the laminated structure 44 of each substrate is bonded to the substrate 47.

次に、接合基板の露出した十字マーク４０のそれぞれの中心位置を基準としてダイシングにより接合基板を第１の基板(多層膜基板)４３に形成された凸パターン４２に対して垂直な断面が形成されるように断面辺が露出した試料断片を図１８のように切り出す。   Next, a cross section perpendicular to the convex pattern 42 formed on the first substrate (multilayer film substrate) 43 is formed by dicing with the center position of each cross mark 40 exposed on the bonding substrate as a reference. As shown in FIG. 18, the sample piece with the cross-sectional side exposed is cut out.

図１８は、第１の実施例における校正用標準部材の作製プロセスを説明する図であり、図１８の上図は貼り合わせ基板の斜視図、下図は上図の矩形部における断面図である。まず、図１８に示したように、貼り合わせた試料４７,４３を露出した二つの十字マーク４０を基準として所定の幅、例えば長さ１５ｍｍ、幅５ｍｍで校正用標準部材チップ４９を切り出す（ステップＳ１０４）。図１８の下図および図１９に示したように切り出した校正用標準部材チップ４９断面は多層膜基板４３に形成された校正パターンである多層膜部４４および凸パターンを含んだ断面となっている。   18A and 18B are diagrams for explaining a process for producing a calibration standard member in the first embodiment, in which an upper diagram of FIG. 18 is a perspective view of a bonded substrate, and a lower diagram is a cross-sectional view of a rectangular portion of the upper diagram. First, as shown in FIG. 18, the calibration standard member chip 49 is cut out with a predetermined width, for example, a length of 15 mm and a width of 5 mm, based on the two cross marks 40 exposing the bonded samples 47 and 43 (steps). S104). The cross section of the calibration standard member chip 49 cut out as shown in the lower diagram of FIG. 18 and FIG. 19 is a cross section including the multilayer film portion 44 that is the calibration pattern formed on the multilayer film substrate 43 and the convex pattern.

さらに、図１９および図２０に示したように、切り出した校正用標準部材チップ４９と位置固定用基板５０，５１，５２とを接着剤で試料片のダイシング切り出し断面が表面に現れるように縦横ともに１５ｍｍ片の校正用標準部材１６になるように貼り合わせる。貼り合わせる校正用標準部材１６の表面はシリコンであるため、導電性、平坦性および厚さ制御の観点から、位置固定用基板５０，５１，５２の材質もシリコンが望ましい。次に貼り合わせた標準部材の試料片の断面の高さが位置固定用基板５２底面から１．４ｍｍになるように研磨する（ステップＳ１０５）。位置固定用基板５０，５１で校正用標準部材チップ４９を保持し、位置固定用基板５２に乗せる形で広い面積で接着するので、標準部材チップ（校正用標準部材）１６の設置時の傾きもなく、安定した保持が可能となる。さらに研磨時の支えとなり、研磨効率も向上する。   Further, as shown in FIGS. 19 and 20, the cut calibration standard member chip 49 and the position fixing substrates 50, 51, 52 are adhesively bonded to each other so that a dicing cut section of the sample piece appears on the surface. The 15 mm pieces of standard members 16 for calibration are bonded together. Since the surface of the calibration standard member 16 to be bonded is silicon, the position fixing substrates 50, 51, and 52 are preferably made of silicon from the viewpoint of conductivity, flatness, and thickness control. Next, polishing is performed so that the height of the cross section of the sample piece of the standard member bonded together is 1.4 mm from the bottom surface of the position fixing substrate 52 (step S105). Since the calibration standard member chip 49 is held by the position fixing substrates 50 and 51 and bonded to the position fixing substrate 52 in a wide area, the inclination at the time of installing the standard member chip (calibration standard member) 16 is also improved. And stable holding is possible. Furthermore, it becomes a support at the time of grinding | polishing and grinding | polishing efficiency improves.

この校正用標準部材１６を、図２に示したように、所定の大きさ、例えば高さ２０ｍｍ、直径２０ｍｍの保持用ホルダ１７の縦横１．５ｃｍ、深さ１．４ｍｍの凹部に校正用標準部材１６の表面とホルダの表面が一致するように埋め込み、導電性接着剤で貼り付ける等により固定して最終的な標準部材が完成する（ステップＳ１０６）。この保持用ホルダの表面は電子顕微鏡で測定する試料上のパターン高さと一致するように設計されている。
次に、この校正用標準部材１６を電子顕微鏡に搭載する。（ステップＳ１０７）。 As shown in FIG. 2, the calibration standard member 16 is placed in a recess having a predetermined size, for example, 20 mm in height and 20 mm in diameter, a holding holder 17 having a length and width of 1.5 cm and a depth of 1.4 mm. The final standard member is completed by embedding the surface of the member 16 and the surface of the holder so as to coincide with each other and fixing by attaching with a conductive adhesive or the like (step S106). The surface of the holding holder is designed to coincide with the pattern height on the sample measured with an electron microscope.
Next, the calibration standard member 16 is mounted on an electron microscope. (Step S107).

発明者等の検討によれば、従来技術である校正パターンをリソグラフィで加工する従来技術では明確な円形パターンの最小の寸法は５０ｎｍ程度が限界である。また従来技術では凹凸パターンからの信号により校正を行うが、最小の寸法は５０ｎｍ程度ではパターン高さも５０ｎｍ程度となるためにエッジ信号が微弱となり特に反射電子検出ではほとんど信号が取れない。近年高精度化に対し凹凸エッジ散乱による計測誤差の少ない反射電子信号による電子顕微鏡計測が重要になってきている。本実施例によれば、校正用のパターンの線幅と間隔を成膜の膜厚で制御することにより１０ｎｍ以下の微細性でかつ垂直断面で測定試料と同じ高さの平坦な面上に配置させることが可能であり、以下に述べる電子顕微鏡の構造により段差部で生じる局所的な表面電界分布が発生せず、正確な校正を行うことができ、さらに校正パターンが材料密度差のコントラストによるパターンエッジ境界のため反射電子検出で校正が可能となり、校正後の電子顕微鏡の測長誤差は安定して０．１ｎｍ程度以内とすることが可能である。   According to the study by the inventors, the minimum dimension of a clear circular pattern is limited to about 50 nm in the conventional technique for processing a calibration pattern, which is a conventional technique, by lithography. In the prior art, calibration is performed using a signal from the concavo-convex pattern. However, when the minimum dimension is about 50 nm, the pattern height is also about 50 nm. Therefore, the edge signal is weak, and in particular, the reflected electron detection hardly obtains a signal. In recent years, electron microscope measurement using reflected electron signals with little measurement error due to uneven edge scattering has become important for higher accuracy. According to the present embodiment, the line width and interval of the calibration pattern are controlled by the film thickness of the film to be arranged on a flat surface having a fineness of 10 nm or less and the same height as the measurement sample in the vertical section. The local surface electric field distribution generated in the stepped portion is not generated by the structure of the electron microscope described below, and accurate calibration can be performed, and the calibration pattern is a pattern based on the contrast of the material density difference. Calibration is possible by detection of reflected electrons because of the edge boundary, and the measurement error of the electron microscope after calibration can be stably within about 0.1 nm.

以上、本実施例によれば、荷電粒子線装置で用いられる非点調整を高精度で行うことのできる校正用標準部材及びその製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a calibration standard member capable of performing astigmatism adjustment used in the charged particle beam apparatus with high accuracy and a manufacturing method thereof.

次に、実施例１で作製したシリコン／モリブデン層の積層構造の断面を有した校正用標準部材１６（図２）を、走査電子顕微鏡に搭載して校正を行った例について説明する。なお、実施例１に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。   Next, an example will be described in which the calibration standard member 16 (FIG. 2) having a cross section of the laminated structure of the silicon / molybdenum layer produced in Example 1 is mounted on a scanning electron microscope and calibrated. Note that the matters described in the first embodiment but not described in the present embodiment can be applied to the present embodiment as long as there is no particular circumstance.

図３は本発明の第２の実施例に係る校正方法を説明するために用いた走査電子顕微鏡のステージ部分の斜視図、図４は図３に示した走査電子顕微鏡の全体システム概略構成図、図５は本実施例に係る校正方法を用いて図３に示す走査電子顕微鏡の非点校正を行う際のフローチャート図である。   FIG. 3 is a perspective view of a stage portion of a scanning electron microscope used for explaining a calibration method according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the entire system of the scanning electron microscope shown in FIG. FIG. 5 is a flowchart when performing astigmatism calibration of the scanning electron microscope shown in FIG. 3 using the calibration method according to the present embodiment.

図３、図４に示すように、本実施例では、校正用標準部材６１（実施例１で述べた校正用標準部材１６に相当）を、保持ホルダ６２（実施例１で述べた保持ホルダ１７に相当）に固定し走査電子顕微鏡のステージ６４（図４では符号７６）に搭載して走査電子顕微鏡の校正を行う。なお、このステージ６４（又は７６）上には、測定試料（ウェーハ）６５（図４では符号７４）が積置される。また、このステージ６４（又は７６）には、電子ビーム６３（図４では６９）の加速電圧を制御するために電圧を印加するバイアス電源７５が接続されている。光学顕微鏡６０（図４では符号７８）は千倍以下の低倍率で測定位置検出を行うものである。符号６６および符号７２は、電子ビーム照射により発生する二次電子または反射電子７３（図３には未記載）を検出する電子検出器である。なお、符号９０は電子ビーム鏡筒を示す。   As shown in FIGS. 3 and 4, in this embodiment, the calibration standard member 61 (corresponding to the calibration standard member 16 described in the first embodiment) is replaced with a holding holder 62 (the holding holder 17 described in the first embodiment). And is mounted on a stage 64 (reference numeral 76 in FIG. 4) of the scanning electron microscope to calibrate the scanning electron microscope. A measurement sample (wafer) 65 (reference numeral 74 in FIG. 4) is placed on the stage 64 (or 76). The stage 64 (or 76) is connected to a bias power source 75 for applying a voltage in order to control the acceleration voltage of the electron beam 63 (69 in FIG. 4). The optical microscope 60 (reference numeral 78 in FIG. 4) detects the measurement position at a low magnification of 1000 times or less. Reference numerals 66 and 72 are electron detectors that detect secondary electrons or reflected electrons 73 (not shown in FIG. 3) generated by electron beam irradiation. Reference numeral 90 denotes an electron beam column.

ここで、図４により、本実施例の校正方法が適用される走査電子顕微鏡の全体的な構成例について簡単に説明する。走査電子顕微鏡は、電子ビーム６９を放出する電子銃（電子源）６７、電子ビーム６９を試料上で走査するための走査偏向器７０、測定試料７４上における電子ビームのフォーカスや非点収差を調整するためのレンズ６８、７１、１次電子線照射により発生する二次電子または反射電子７３を検出するための電子検出器７２、情報処理装置を含むＳＥＭ制御系７７等を備えている。ＳＥＭ制御系７７は、レンズ６８を制御するレンズ制御部８０，１次電子線の走査偏向を制御するビーム偏向制御部８１、レンズ７１により非点収差補正制御するレンズ／収差制御部８２，電子検出器７２からの出力信号を処理する信号処理部８３、測定試料７４または校正用標準部材６１が載置されるステージ７６の移動を制御するステージ制御部８４、低倍での試料観察位置を特定するための光学顕微鏡７８と光学イメージから特定された測定位置を電子ビーム偏向領域内に移動するためのステージおよび電子ビーム偏向位置制御を行う光学画像処理部８５になどにより構成される。ＳＥＭ制御系７７を構成する情報処理装置は、ＳＥＭ制御部から入力される各情報ないし制御信号を演算処理するためのＣＰＵによる演算処理部（波形演算部８７、このＣＰＵ上で動作する校正処理等の種々のソフトウェアが展開されるメモリ（図示略）、測長レシピ等の情報や種々のソフトウェアが格納される外部記憶装置（校正値記憶部および校正位置記憶部８８）等により構成されている。情報処理装置を含むＳＥＭ制御系７７には、更に、ＣＰＵによる情報処理結果が表示される表示部（波形表示部８６、画像表示部８９）や、情報処理に必要な情報を情報処理装置に入力するための情報入力手段（図示略）等が接続されている。   Here, with reference to FIG. 4, an overall configuration example of a scanning electron microscope to which the calibration method of the present embodiment is applied will be briefly described. The scanning electron microscope adjusts the focus and astigmatism of the electron beam on the electron gun (electron source) 67 that emits the electron beam 69, the scanning deflector 70 for scanning the electron beam 69 on the sample, and the measurement sample 74. Lenses 68 and 71 for performing the above operation, an electron detector 72 for detecting secondary electrons or reflected electrons 73 generated by primary electron beam irradiation, an SEM control system 77 including an information processing device, and the like are provided. The SEM control system 77 includes a lens control unit 80 for controlling the lens 68, a beam deflection control unit 81 for controlling scanning deflection of the primary electron beam, a lens / aberration control unit 82 for controlling astigmatism correction by the lens 71, and an electronic detection. A signal processing unit 83 for processing an output signal from the instrument 72, a stage control unit 84 for controlling the movement of the stage 76 on which the measurement sample 74 or the calibration standard member 61 is placed, and a sample observation position at low magnification is specified. And a stage for moving the measurement position specified from the optical image into the electron beam deflection region and an optical image processing unit 85 for controlling the electron beam deflection position. The information processing apparatus that constitutes the SEM control system 77 includes an arithmetic processing unit (a waveform arithmetic unit 87, a calibration process that operates on this CPU, etc.) by a CPU for arithmetically processing each information or control signal input from the SEM control unit. These are configured by a memory (not shown) in which various software are developed, information such as a length measurement recipe, an external storage device (calibration value storage unit and calibration position storage unit 88) in which various software is stored. The SEM control system 77 including the information processing apparatus further inputs a display unit (waveform display unit 86, image display unit 89) on which the information processing result by the CPU is displayed and information necessary for information processing to the information processing device. Information input means (not shown) and the like are connected.

次に、走査電子顕微鏡の動作について、図４により簡単に説明する。電子銃（電子源）６７から放出された電子ビーム６９を、レンズ６８，７１および走査偏向器７０により、試料上で走査する。ステージ７６上には、測定試料（ウエーハ）７４がある。ステージ７６には、ビーム加速電圧を制御するために電圧がバイアス電源７５により印加されている。まず低倍で試料観察位置あるいは同試料上に形成された位置座標基準マークを光学顕微鏡７８で観察し光学画像処理部８５により特定し、光学イメージから特定された測定位置を記憶しておき試料の水平面内の座標系とステージ座標系の傾きを光学画像処理部８５に記憶しておき、光学イメージから特定された測定位置あるいは位置座標基準マークの座標を基にステージ制御部８４およびビーム偏向制御部８１の制御により測定箇所を電子ビーム偏向領域内に移動する。測定する試料上で電子ビーム照射により発生する二次電子または反射電子７３を検出する電子検出器７２からの信号に基づいて二次電子（もしくは反射電子）像ないし二次電子信号波形の表示および測長などを行う。そのときのステージ位置は、ステージ制御部にて検知、制御される。ここで、図４では、演算部８７、制御部８０，８１，８２，８３，８４，８５、表示部８６、記憶部８８等は情報処理装置を含むＳＥＭ制御系７７に含まれた形態であるが、必ずしも情報処理装置を含むＳＥＭ制御系７７に含まれていなくてもよい。   Next, the operation of the scanning electron microscope will be briefly described with reference to FIG. An electron beam 69 emitted from an electron gun (electron source) 67 is scanned on the sample by lenses 68 and 71 and a scanning deflector 70. A measurement sample (wafer) 74 is on the stage 76. A voltage is applied to the stage 76 by a bias power source 75 in order to control the beam acceleration voltage. First, the sample observation position at a low magnification or the position coordinate reference mark formed on the sample is observed with the optical microscope 78 and specified by the optical image processing unit 85, and the measurement position specified from the optical image is stored in advance. The tilt of the coordinate system in the horizontal plane and the stage coordinate system is stored in the optical image processing unit 85, and the stage control unit 84 and the beam deflection control unit are based on the measurement position specified from the optical image or the coordinates of the position coordinate reference mark. Under the control of 81, the measurement location is moved into the electron beam deflection region. Display and measurement of a secondary electron (or reflected electron) image or a secondary electron signal waveform based on a signal from an electron detector 72 that detects secondary electrons or reflected electrons 73 generated by electron beam irradiation on a sample to be measured. Do length etc. The stage position at that time is detected and controlled by the stage controller. Here, in FIG. 4, the calculation unit 87, the control units 80, 81, 82, 83, 84, 85, the display unit 86, the storage unit 88, and the like are included in the SEM control system 77 including the information processing device. However, it is not necessarily included in the SEM control system 77 including the information processing apparatus.

次に、図４および図５のフローチャートに沿って、校正を行う処理の手順を説明する。まず校正用標準部材６１（実施例１で作製した校正用標準部材１６に相当）を搭載したステージ７６移動により光学顕微鏡７８の下に標準部材を移動し、第１の所定の倍率、例えば五百倍の倍率で図１に示す試料上の凸パターン４と多層膜パターン部（校正パターン）３を検出し、校正場所を特定し校正位置記憶部８８にその座標を記憶する（ステップＳ２００）。次にその座標を基に校正場所を電子ビーム直下にステージ制御により移動する。次に図１の校正パターン３に図４のステージ制御部８４またはビーム偏向制御部８１の制御により電子ビーム偏向中心を移動する。この校正での電子ビームの加速電圧は、例えば、５００Ｖになるようにステージ７６にマイナス１．５ｋＶの電圧がバイアス電源７５により印加されている。このように上記の手順でステージ制御部８４とビーム偏向制御部８１により図１に示したシリコン層／モリブデン層の積層構造部（校正パターン）３をビーム直下に位置させる（ステップＳ２０１）。このとき校正に用いるパターン位置座標は校正位置記憶部８８に記憶しておく。   Next, the procedure of the calibration process will be described with reference to the flowcharts of FIGS. First, the standard member is moved under the optical microscope 78 by moving the stage 76 on which the calibration standard member 61 (corresponding to the calibration standard member 16 produced in Example 1) is mounted, and a first predetermined magnification, for example, 500 The convex pattern 4 and the multilayer film pattern part (calibration pattern) 3 on the sample shown in FIG. 1 are detected at double magnification, the calibration location is specified, and the coordinates are stored in the calibration position storage unit 88 (step S200). Next, based on the coordinates, the calibration location is moved directly under the electron beam by stage control. Next, the electron beam deflection center is moved to the calibration pattern 3 in FIG. 1 under the control of the stage controller 84 or the beam deflection controller 81 in FIG. A voltage of minus 1.5 kV is applied to the stage 76 by the bias power source 75 so that the acceleration voltage of the electron beam in this calibration is, for example, 500V. As described above, the silicon layer / molybdenum layer laminated structure portion (calibration pattern) 3 shown in FIG. 1 is positioned immediately below the beam by the stage control unit 84 and the beam deflection control unit 81 in the above procedure (step S201). At this time, pattern position coordinates used for calibration are stored in the calibration position storage unit 88.

次に図６に示したように多層膜基板２の凸パターン４上でシリコン層１１およびモリブデン層１２の交互積層が扇状に曲線部にまず成膜方向に垂直方向１８に電子ビームを走査する。これにより発生した二次電子または反射電子７３を電子検出器７２で検出し、電子信号処理部８３（図４）を通して得られる信号波形を波形表示部８６（図４）で表示し、二次電子信号波形または反射電子信号波形２１（図７）を計測する（ステップＳ２０２）。次にレンズ／収差制御部８２（図４）によりレンズ値を変化させて二次電子信号波形または反射電子信号波形２２（図８）の振幅が最大となるレンズ条件を求める（ステップＳ２０３）。同様の調整を成膜方向（符号１８で示す矢印方向）に−４５度方向１９（図６）および＋４５度方向２０（図６）に電子ビームを走査し、上記と同様にして二次電子信号波形または反射電子信号波形２１（図７）を計測する（ステップＳ２０４）。なお、本実施例では−４５度方向１９および＋４５度方向２０としたが、この角度に限定されない。次にレンズ／収差制御部８２（図４）によりレンズ値を変化させて二次電子信号波形または反射電子信号波形２２（図８）の振幅が最大となるレンズ条件を求める。（ステップＳ２０５）。次に、上記最適レンズ条件でどの方向に対しても二次電子信号波形または反射電子信号波形２２（図８）の振幅が同等であることを確認する（ステップＳ２０６）。そのレンズ条件を校正値記憶部８８（図４）に記憶する（ステップＳ２０７）。このように反射電子信号に対しても電子顕微鏡の非点校正が可能になり、校正後の電子顕微鏡の測長誤差は安定して０．１ｎｍ程度以内とすることが可能である。   Next, as shown in FIG. 6, on the convex pattern 4 of the multilayer substrate 2, the alternate lamination of the silicon layer 11 and the molybdenum layer 12 is first scanned in a fan-shaped curve portion and first scanned with an electron beam in a direction 18 perpendicular to the film forming direction. Secondary electrons or reflected electrons 73 generated thereby are detected by the electron detector 72, and a signal waveform obtained through the electronic signal processing unit 83 (FIG. 4) is displayed on the waveform display unit 86 (FIG. 4). The signal waveform or the reflected electron signal waveform 21 (FIG. 7) is measured (step S202). Next, the lens value is changed by the lens / aberration control unit 82 (FIG. 4) to obtain a lens condition that maximizes the amplitude of the secondary electron signal waveform or the reflected electron signal waveform 22 (FIG. 8) (step S203). In the same manner, the electron beam is scanned in the −45 degree direction 19 (FIG. 6) and the +45 degree direction 20 (FIG. 6) in the film forming direction (arrow direction indicated by reference numeral 18). The waveform or the reflected electron signal waveform 21 (FIG. 7) is measured (step S204). In this embodiment, the −45 degree direction 19 and the +45 degree direction 20 are used, but the angle is not limited to this. Next, the lens condition is changed by the lens / aberration control unit 82 (FIG. 4) to obtain the lens condition that maximizes the amplitude of the secondary electron signal waveform or the reflected electron signal waveform 22 (FIG. 8). (Step S205). Next, it is confirmed that the amplitude of the secondary electron signal waveform or the reflected electron signal waveform 22 (FIG. 8) is the same in any direction under the optimum lens condition (step S206). The lens conditions are stored in the calibration value storage unit 88 (FIG. 4) (step S207). As described above, the astigmatism of the electron microscope can be applied to the reflected electron signal, and the measurement error of the electron microscope after the calibration can be stably within about 0.1 nm.

図３に示した校正用標準部材６１の表面は１μｍ以内の段差で略同一平面であることから、バイアス電源７５からステージに印加されているマイナス１．５ｋＶの電圧による表面電界の乱れがなく、校正後の電子顕微鏡の測長誤差は安定して０．１ｎｍ程度以内が得られた。   Since the surface of the calibration standard member 61 shown in FIG. 3 is substantially the same plane with a step within 1 μm, there is no disturbance of the surface electric field due to the voltage of minus 1.5 kV applied to the stage from the bias power source 75, The length error of the electron microscope after calibration was stably within about 0.1 nm.

なお、本実施例で用いた校正用標準部材は、図４に示した走査電子顕微鏡に限らず、他の電子線装置にも応用できることは言うまでも無い。
以上、本実施例によれば、荷電粒子線装置で用いられる非点調整を高精度で行うことのできる校正用標準部材を適用した校正方法を提供することができる。 Needless to say, the calibration standard member used in the present embodiment is not limited to the scanning electron microscope shown in FIG. 4 but can be applied to other electron beam apparatuses.
As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a calibration method using a calibration standard member that can perform astigmatism adjustment used in a charged particle beam apparatus with high accuracy.

第３の実施例について図９を用いて説明する。なお、実施例１又は２に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。   A third embodiment will be described with reference to FIG. Note that matters described in the first or second embodiment but not described in the present embodiment can also be applied to the present embodiment unless there are special circumstances.

上記実施例では、図１に示すように標準部材基板上に直線状の凸部４を設ける例について説明したが、図９に示すように多層膜基板２に凹部２４を設ける構造でも同様にシリコン層２５およびモリブデン層２６の交互積層が扇状に曲線部として積層されてゆき、同等の効果が得られる。同様に図１０に示すよう凸部と凹部を混在して設ける構造２８でも同様にシリコン層２９およびモリブデン層３０の交互積層が扇状に曲線部として積層されてゆき、同等の効果が得られる。特に図１０に示した凸部と凹部を混在して設ける構造２８では多様な扇状に曲線部が出現するので多様なビーム走査方向での校正が可能となる。   In the above embodiment, the example in which the linear protrusion 4 is provided on the standard member substrate as shown in FIG. 1 has been described. However, the structure in which the recess 24 is provided in the multilayer substrate 2 as shown in FIG. Alternating layers of the layers 25 and the molybdenum layers 26 are stacked in a fan shape as a curved portion, and an equivalent effect is obtained. Similarly, in the structure 28 in which convex portions and concave portions are provided in a mixed manner as shown in FIG. 10, the alternate lamination of the silicon layer 29 and the molybdenum layer 30 is similarly laminated in a fan shape as a curved portion, and the same effect can be obtained. In particular, in the structure 28 in which convex portions and concave portions are provided in a mixed manner as shown in FIG. 10, curved portions appear in various fan shapes, so that calibration in various beam scanning directions is possible.

さらに図１１に示すように校正パターンには凸パターン３２上でシリコン層（厚さ２０ｎｍ）３３およびモリブデン層（厚さ１０ｎｍ）３４の交互積層が扇状に曲線部として積層されてゆき、層を重ねるごとに基板面に水平方向に広がりながら平坦化してゆく。この積層では第３層目のモリブデン層５３の厚さを５ｎｍ、第４層目のモリブデン層５４の厚さを１ｎｍで成膜を行った。段差による第３層目のモリブデン層５３の厚さの分布は５ｎｍに対して０．１ｎｍ以下、第４層目のモリブデン層５４の厚さの分布は１ｎｍに対して０．１ｎｍ以下であった。他の作製工程は実施例１と同様である。本校正用標準部材を用いて図１１に示すように多層膜の積層方向（基板主面に対して垂直方向）にビーム走査を行った際に得られる反射電子信号波形３５を図１２に示す。第３層目のモリブデン層５３（厚さ５ｎｍ）、第４層目のモリブデン層５４（厚さ１ｎｍ）からの反射電子信号３６，３７が検出されている。校正している電子顕微鏡のビーム径は１ｎｍであるが、上記結果である第４層目のモリブデン層５４（厚さ１ｎｍ）からの反射電子信号３７が検出されていることから、校正後の装置分解能が最適な条件であることが確認できた。このように本実施例では従来にない微細構造であることから非点調整のみならず、従来構造では出来なかった分解能評価も可能であり、かつ反射電子信号に対しても対応可能な機能を備えている。   Further, as shown in FIG. 11, the calibration pattern is formed by alternately stacking a silicon layer (thickness 20 nm) 33 and a molybdenum layer (thickness 10 nm) 34 as a curved portion on the convex pattern 32 and overlapping the layers. Every time it flattens while spreading horizontally on the substrate surface. In this lamination, the third molybdenum layer 53 was formed with a thickness of 5 nm, and the fourth molybdenum layer 54 was formed with a thickness of 1 nm. The thickness distribution of the third molybdenum layer 53 due to the step was 0.1 nm or less with respect to 5 nm, and the thickness distribution of the fourth molybdenum layer 54 was 0.1 nm or less with respect to 1 nm. . Other manufacturing steps are the same as those in the first embodiment. FIG. 12 shows a reflected electron signal waveform 35 obtained when beam scanning is performed in the stacking direction of the multilayer film (perpendicular to the main surface of the substrate) as shown in FIG. 11 using the calibration standard member. Reflected electron signals 36 and 37 are detected from the third molybdenum layer 53 (thickness 5 nm) and the fourth molybdenum layer 54 (thickness 1 nm). Although the beam diameter of the electron microscope being calibrated is 1 nm, the reflected electron signal 37 from the fourth molybdenum layer 54 (thickness 1 nm), which is the above result, is detected. It was confirmed that the resolution was the optimum condition. As described above, in this embodiment, since it has a fine structure that has not been achieved in the past, not only astigmatism adjustment but also a resolution evaluation that was not possible with the conventional structure is possible, and it has a function that can handle reflected electron signals. ing.

以上示したように、本実施例によれば、荷電粒子線装置で用いられる非点調整を高精度で行うことのできる校正用標準部材及びその製造方法並びにその校正方法を提供することができる。また、校正パターンを構成する膜の厚さを変えることにより、荷電粒子線の分解能評価も可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a calibration standard member capable of performing astigmatism adjustment used in the charged particle beam apparatus with high accuracy, a manufacturing method thereof, and a calibration method thereof. In addition, the resolution of charged particle beams can be evaluated by changing the thickness of the film constituting the calibration pattern.

以上、本願発明を詳細に説明したが、以下に主な発明の形態を列挙する。
（１）本発明の校正用標準部材は、被検査物上の観察領域に入射電子線を走査して発生する二次電子または反射電子強度の情報から、前記観察領域内のパターンを計測する走査電子顕微鏡を校正するための校正用標準部材である。同一平面内において、複数の平行した直線パターンからなる直線部とこの直線の一部に該直線と連続しかつ該平面内で閉じない曲線部からなる収差評価用パターンであることを特徴とする。
（２）前記収差評価用パターンはシリコン等の軽元素からなる層とモリブデン等の重金属からなる層の交互の積層断面でかつその断面が平坦である標準部材を用いることにより微細でかつ異なるビーム走査方向に対してコントラストの高い二次電子または反射電子信号を得られることを特徴とする。
（３）前記標準部材の作製方法では標準部材基板上に直線状の凸部または凹部を設ける工程と該基板上に異なる材料が少なくとも２層以上交互に積層する工程と直線状の凸部に対して垂直な断面を設ける工程を含むことを特徴とする。
（４）前記標準部材を用いた校正方法としては、同一平面内において、複数の平行した直線パターンからなる直線部とこの直線の一部に該直線と連続しかつ該平面内で閉じない曲線部からなる収差評価用パターンに対し前記曲線部の複数の方向でビーム走査して得られる二次電子または反射電子を検出してこれらの信号の振幅強度を用いて校正することを特徴とする校正方法。 Although the present invention has been described in detail above, the main invention modes are listed below.
(1) The calibration standard member of the present invention is a scan for measuring a pattern in the observation region from information on the intensity of secondary electrons or reflected electrons generated by scanning an incident electron beam on the observation region on the inspection object. This is a standard member for calibration for calibrating an electron microscope. In the same plane, the pattern is an aberration evaluation pattern including a straight line portion composed of a plurality of parallel straight line patterns and a curved line portion which is continuous with the straight line and does not close within the plane.
(2) The aberration evaluation pattern is a fine and different beam scan by using a standard member in which layers of light elements such as silicon and layers made of heavy metal such as molybdenum are alternately laminated and flat in cross section. A secondary electron or reflected electron signal having a high contrast with respect to the direction can be obtained.
(3) In the method for producing the standard member, the step of providing a linear convex portion or concave portion on the standard member substrate, the step of alternately stacking at least two layers of different materials on the substrate, and the linear convex portion And a step of providing a vertical cross section.
(4) As a calibration method using the standard member, a straight line portion composed of a plurality of parallel straight lines in the same plane and a curved line portion which is continuous with the straight line and does not close in the plane are part of the straight line. A calibration method comprising: detecting secondary electrons or backscattered electrons obtained by beam scanning in a plurality of directions of the curved portion with respect to an aberration evaluation pattern comprising: and calibrating using the amplitude intensity of these signals .

本実施の形態の校正パターン形成における線幅および線間隔の制御にはリソグラフィではなく基板上への成膜の膜厚制御により行うために１０ｎｍ以下までの線幅および線間隔の制御が可能となり校正パターンの微細化を実現できる。さらに１０ｎｍ以下までの線幅パターンと電子ビームのビーム径と同等寸法のパターン形成が可能となるために非点のほかに装置の分解能評価調整も可能となる。さらに収差評価用パターンをシリコン等の軽元素からなる層とモリブデン等の重金属からなる層の交互の積層断面により形成するために凹凸のない平坦な表面に材料密度コントラストの高い境界エッジからなる収差評価用パターンが形成でき低段差あるいは平坦構造の収差評価用パターンを有した標準部材が可能となる。これにより、正確な非点校正を行うことができかつ常に安定した非点校正を行うことが可能な校正用標準部材およびその作製方法並びにそれを用いた走査電子顕微鏡を提供できる。   Since the control of the line width and the line interval in the calibration pattern formation according to the present embodiment is performed not by lithography but by controlling the film thickness of the film formed on the substrate, it is possible to control the line width and line interval up to 10 nm or less. Pattern miniaturization can be realized. Further, since it is possible to form a pattern having a line width pattern up to 10 nm or less and a pattern equivalent to the beam diameter of the electron beam, it is possible to adjust and evaluate the resolution of the apparatus in addition to astigmatism. In addition, because the pattern for aberration evaluation is formed by alternating laminated sections of layers made of light elements such as silicon and layers made of heavy metals such as molybdenum, aberration evaluation consisting of boundary edges with high material density contrast on a flat surface without unevenness Therefore, a standard member having an aberration evaluation pattern having a low step or a flat structure can be formed. Accordingly, it is possible to provide a calibration standard member capable of performing accurate astigmatism calibration and capable of always performing stable astigmatism calibration, a manufacturing method thereof, and a scanning electron microscope using the calibration standard member.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Also, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

１，３８，４７…基板、２，４３…多層膜基板、５…校正パターン領域、４，２４，２８，３２，４２…基板表面に形成された凸又は凹パターン、６，７，８，５０，５１，５２…固定用基板、３、４４…積層構造部（校正パターン）、１６…校正用標準部材、１７，６２…保持ホルダ、１１，２５，２９，３３，４５…シリコン層、１２，２６，３０，３４，４６，５３，５４…モリブデン層、１８，１９，２０…電子ビーム走査、２１，２２，３５，３６，３７…二次電子信号波形または反射電子信号波形、４０…十字マーク、４９…校正用標準部材チップ、６１…校正用標準部材、６０，７８…光学顕微鏡、６７…電子銃、６３，６９…電子ビーム、６８，７１…レンズ、７０…走査偏向器、６４，７６…ステージ、６５，７４…測定試料、６６，７２…電子検出器、７３…二次電子または反射電子、７５…バイアス電源、７７…情報処理装置を含むＳＥＭ制御系、８０…レンズ制御部、８１…ビーム偏向制御部部、８２…レンズ/収差制御部、８３…信号処理部、８４…ステージ制御部、８５…光学画像処理部、８６…波形表示部、８７…波形演算部、８８…校正値記憶部および校正位置記憶部、８９…画像表示部、９０…電子ビーム鏡筒。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,38,47 ... Substrate, 2,43 ... Multilayer film substrate, 5 ... Calibration pattern area, 4, 24, 28, 32, 42 ... Convex or concave pattern formed on substrate surface, 6, 7, 8, 50 , 51, 52... Fixed substrate, 3, 44... Laminated structure (calibration pattern), 16... Standard member for calibration, 17, 62... Holding holder, 11, 25, 29, 33, 45. 26, 30, 34, 46, 53, 54 ... molybdenum layer, 18, 19, 20 ... electron beam scanning, 21, 22, 35, 36, 37 ... secondary or reflected electron signal waveform, 40 ... cross mark 49 ... Calibration standard member chip, 61 ... Calibration standard member, 60, 78 ... Optical microscope, 67 ... Electron gun, 63, 69 ... Electron beam, 68, 71 ... Lens, 70 ... Scanning deflector, 64, 76 ... Stage, 65, 74 ... Measurement 66, 72 ... electron detector, 73 ... secondary or reflected electrons, 75 ... bias power source, 77 ... SEM control system including information processing device, 80 ... lens control unit, 81 ... beam deflection control unit, 82 ... lens / aberration control unit, 83 ... signal processing unit, 84 ... stage control unit, 85 ... optical image processing unit, 86 ... waveform display unit, 87 ... waveform calculation unit, 88 ... calibration value storage unit and calibration position storage unit, 89 ... an image display unit, 90 ... an electron beam column.

Claims (15)

荷電粒子線を試料の表面上で偏向により走査させる荷電粒子線装置の収差を校正する校正用標準部材において、
前記荷電粒子線の収差を校正する校正パターンとして、同一平面内において、一方向に延在する複数のパターンを有し、前記パターンの一部が湾曲していることを特徴とする校正用標準部材。 In a calibration standard member for calibrating the aberration of a charged particle beam apparatus that scans a charged particle beam by deflection on the surface of a sample,
A calibration standard member having a plurality of patterns extending in one direction in the same plane as a calibration pattern for calibrating the aberration of the charged particle beam, wherein a part of the pattern is curved . 湾曲している前記パターンは、直線パターンに接続され前記同一平面内において閉じていないことを特徴とする請求項１記載の校正用標準部材。   The calibration standard member according to claim 1, wherein the curved pattern is connected to a linear pattern and is not closed in the same plane. 前記校正パターンは、異なる材料が少なくとも２層以上交互に積層された構造部の断面パターンであることを特徴とする請求項１に記載の校正用標準部材。   The calibration standard member according to claim 1, wherein the calibration pattern is a cross-sectional pattern of a structure portion in which at least two layers of different materials are alternately stacked. 前記校正パターンを構成する前記異なる材料は、軽元素からなる材料と、重金属からなる材料であることを特徴とする請求項３に記載の校正用標準部材。   The standard member for calibration according to claim 3, wherein the different materials constituting the calibration pattern are a material made of a light element and a material made of a heavy metal. 前記軽元素からなる材料はシリコンであり、前記重金属からなる材料はモリブデンであることを特徴とする請求項４に記載の校正用標準部材。   5. The standard member for calibration according to claim 4, wherein the material made of the light element is silicon, and the material made of the heavy metal is molybdenum. 前記交互に積層された構造部において、少なくとも片方の材料の複数の積層のうち少なくともひとつの層は、他の層と膜厚が異なることを特徴とする請求項３に記載の校正用標準部材。   4. The standard member for calibration according to claim 3, wherein, in the alternately stacked structure portions, at least one layer among the plurality of stacked layers of at least one material is different in film thickness from the other layers. 前記校正パターンは、交互に積層された構造体部の断面パターンであることを特徴とする請求項１に記載の校正用標準部材。   The standard member for calibration according to claim 1, wherein the calibration pattern is a cross-sectional pattern of alternately stacked structure portions. 荷電粒子線を試料の表面上で偏向により走査させる荷電粒子線装置の収差を校正する校正用標準部材の作製方法において、
基板上に直線状の凸部または凹部或いはその両者を形成する工程と、
前記基板上に異なる材料から成る層を少なくとも２層以上交互に積層する工程と、
直線状の凸部または凹部或いはその両者に対して垂直な断面を露出する工程と、を含むことを特徴とする校正用標準部材の作製方法。 In a method for producing a calibration standard member for calibrating the aberration of a charged particle beam apparatus that scans a charged particle beam by deflection on the surface of a sample,
Forming a linear convex part or concave part or both on the substrate;
Alternately laminating at least two layers of different materials on the substrate;
And a step of exposing a cross section perpendicular to the linear convex portion and / or the concave portion or both. 前記直線状の凸部または凹部或いはその両者が一定の間隔で配列されることを特徴とする請求項８に記載の校正用標準部材の作製方法。   The method for producing a standard member for calibration according to claim 8, wherein the linear convex portions and / or concave portions are arranged at regular intervals. 前記異なる材料は、軽元素からなる材料と、重金属からなる材料であることを特徴とする請求項８に記載の校正用標準部材の作製方法。   9. The method for producing a calibration standard member according to claim 8, wherein the different materials are a light element material and a heavy metal material. 前記軽元素からなる材料はシリコンであり、前記重金属からなる材料はモリブデンであることを特徴とする請求項１０に記載の校正用標準部材の作製方法。   11. The method for producing a calibration standard member according to claim 10, wherein the light element material is silicon, and the heavy metal material is molybdenum. 荷電粒子線を試料の表面上で偏向により走査させる荷電粒子線装置の荷電粒子線の収差を校正する校正方法において、
前記荷電粒子線の収差を校正する校正パターンとして、同一平面内において、一方向に延在する複数のパターンを有し、前記複数のパターンの一部が湾曲する校正用標準部材を準備する第１ステップと、
前記校正用標準部材の前記校正パターンの湾曲部に対して複数の方向で荷電粒子線を走査し二次荷電粒子または反射荷電粒子を検出する第２ステップと、
検出された前記二次荷電粒子または反射荷電粒子の信号を用いて前記荷電粒子線の収差を校正する第３ステップと、を有することを特徴とする校正方法。 In a calibration method for calibrating the aberration of a charged particle beam of a charged particle beam apparatus that scans a charged particle beam by deflection on the surface of a sample,
A calibration standard member having a plurality of patterns extending in one direction in the same plane as a calibration pattern for calibrating the aberration of the charged particle beam is prepared. Steps,
A second step of scanning a charged particle beam in a plurality of directions with respect to the curved portion of the calibration pattern of the calibration standard member to detect secondary charged particles or reflected charged particles;
And a third step of calibrating the aberration of the charged particle beam using a signal of the detected secondary charged particle or reflected charged particle. 前記校正用標準部材の湾曲している前記パターンは、直線パターンに接続され前記同一平面内において閉じていないことを特徴とする校正方法。   The calibration method, wherein the curved pattern of the calibration standard member is connected to a linear pattern and is not closed in the same plane. 前記校正用標準部材の前記パターンは、軽元素からなる材料と重金属からなる材料とで構成されており、
前記第３ステップにおける校正は、前記二次荷電粒子または反射荷電粒子の信号の振幅強度を用いることを特徴とする請求項１３に記載の校正方法。 The pattern of the calibration standard member is composed of a material composed of light elements and a material composed of heavy metals,
The calibration method according to claim 13, wherein the calibration in the third step uses amplitude intensity of a signal of the secondary charged particle or the reflected charged particle. 前記軽元素からなる材料はシリコンであり、前記重金属からなる材料はモリブデンであることを特徴とする請求項１４に記載の校正方法。   The calibration method according to claim 14, wherein the material made of the light element is silicon, and the material made of the heavy metal is molybdenum.

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