KR20140053406A - 계측 방법, 데이터 처리 장치 및 그것을 사용한 전자 현미경 - Google Patents

Abstract

계측 대상이 전자선 조사에 의해 쉬링크하는 경우라도, 패턴 윤곽이나 치수를 고정밀도로 구할 수 있는 계측 방법을 제공하기 위해, 기초 상에 패턴이 형성된 시료에 전자선을 조사해서 계측하는 방법에 있어서, 패턴의 SEM 화상이나 윤곽(S201, S202), 시료의 패턴부 및 기초부의 재료 파라미터(S203, S204), 전자선을 시료에 조사할 때의 빔 조건(S205)을 준비하고, 이들을 사용해서, 전자선을 조사하기 전의 패턴 형상, 혹은 치수를 산출한다(S206).

Description

계측 방법, 데이터 처리 장치 및 그것을 사용한 전자 현미경{MEASURING METHOD, DATA PROCESSING APPARATUS AND ELECTRON MICROSCOPE USING SAME}

본 발명은, 미세 패턴의 계측 방법, 데이터 처리 장치 및 그것을 사용한 전자 현미경에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에 있어서의 미세 패턴 형성에는, ArF 엑시머 레이저를 광원으로 한 리소그래피 기술이 사용된다. 패턴의 미세화가 진전되는 한편, 보다 단파장의 차세대 노광 광원인 EUV(Extreme Ultraviolet lithography)의 실용화가 지연되어 있으므로, ArF 리소그래피 기술을 사용해서 파장의 수분의 1 사이즈의 미세 패턴을 형성하는, 해상 한계 근방에서의 리소그래피가 행해지도록 되어 있다. 해상 한계 근방에서의 리소그래피에는, 광의 근접 효과를 고려해서 마스크 패턴 형상이나 노광 광원 형상을 보정하는 OPC(Optical Proximity Correction) 기술이 필수적이다. OPC 보정의 최적화에는, 실제로 마스크 패턴을 전사해서 작성한 미세 레지스트 패턴을 갖는 시료(이하, 미세 레지스트 시료 또는 레지스트 시료라고 함)를 계측해서 설계와의 어긋남을 평가하고, 마스크나 광원 형상을 수정할 필요가 있다.

미세 레지스트 시료의 계측에는, 주사형 전자 현미경(SEM)이 사용된다. 그러나, SEM을 사용해서 ArF 레지스트 시료를 계측할 때에는, 전자선의 조사에 기인하는 레지스트 시료의 패턴의 수축(쉬링크)이 발생하고, 치수, 형상이 변화되어 버린다. 따라서, 미세 레지스트 시료의 패턴의 치수나 형상을 정확하게 계측하기 위해서는, 레지스트 패턴의 쉬링크량을 정확하게 추정해서 보정할 필요가 있다. 또한, 레지스트 시료는 통상 절연체이므로, 전자선의 조사에 기인하여 시료 표면에 대전이 발생하는 경우가 있다. 대전이 발생한 경우, 입사 전자선의 궤도가 바뀌거나, 시료로부터 발생하는 신호 전자의 일부가 시료 표면의 정(正)대전에 의해 되돌려져 국소적으로 SEM 화상이 어두워지거나 한다. 그 결과, 얻어지는 SEM 화상으로부터 구한 치수나 형상에 오차가 생기는 경우가 있다. 따라서, 미세 레지스트 시료의 패턴 치수나 형상을 정확하게 계측하기 위해서는, 대전에 기인하는 오차도 보정할 필요가 있다.

레지스트의 쉬링크량을 추정하는 방법으로서는, 특허문헌 1에, 하기의 방법이 개시되어 있다. 이것은, 레지스트 시료를 SEM에 의해 복수회 계측하고, 측정 횟수와 레지스트 시료의 패턴 치수의 변화량과의 관계(쉬링크 커브)를 얻음으로써, 쉬링크량을 추정하는 방법이다.

또한, 2차원 패턴의 SEM 관찰에서 쉬링크량을 보정하는 방법으로서는, 특허문헌 2에, 하기의 방법이 개시되어 있다. 이것은, 취득한 패턴 형상과 기준 형상과의 엣지 위치의 어긋남을 계측할 때, 복수회 계측을 행한 경우의 쉬링크의 영향을 보정하기 위해, 엣지점의 어긋남량의 평균값이 1회째의 계측과 일치하도록, 2회째 이후의 계측에서의 엣지 위치의 어긋남량에 고정값을 가산하는 방법이다.

또한, 다른 방법으로서는, 특허문헌 3에, 시료의 패턴 형상에 따라서 데이터베이스를 대조해서 쉬링크에 의한 치수나 형상의 변화 및 대전에 의한 오차를 결정하고 윤곽을 보정하는 방법 및 시료의 패턴 부분끼리의 응력을 계산해서 시료 패턴 위치의 변화를 보정하는 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2007-003535호 공보 일본 특허 공개 제2008-164593호 공보 국제 공개 제WO11/089913호 팸플릿

OPC 보정의 최적화 프로세스에서는, 다양한 패턴 형상을 갖는 레지스트 시료를 다수 계측할 필요가 있고, 어떠한 패턴 형상의 레지스트 시료에 대해서도 고정밀도로 쉬링크량이나 대전에 기인하는 오차를 추정해서 쉬링크 이전 치수나 윤곽을 계측하는 것이 구해진다. 발명자들의 실험에 의하면, 레지스트 시료의 쉬링크에 의한 형상 변화에는, 레지스트 재료나 형상에 의존할 뿐만 아니라, 기초 재료에도 영향받는 것을 알 수 있었다. 따라서, 고정밀도로 쉬링크량을 추정하기 위해서는, 기초 재료를 고려해서 쉬링크량을 추정하는 방법이 필요하다. 또한, 대전에 기인하는 치수나 윤곽의 오차를 보정하는 방법이 필요하다.

특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 복수회의 화상 취득을 행하여 쉬링크량의 측정 횟수 의존성을 근사하고, 근사 함수를 기억함으로써, 쉬링크 이전 치수의 추정이 가능하다. 그러나, 대상으로 하고 있는 패턴은 사이즈 일정한 라인 패턴이나 홀 패턴으로 한정되고, 복잡한 2차원 형상에는 대응할 수 없다. 또한, 기초의 영향은 고려하지 않으므로, 기초 재료의 다른 패턴에 대해서는, 정확하게 쉬링크량을 추정할 수 없다.

특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 보정의 대상이 되는 것은 1회째의 계측으로부터 2회째 이후의 계측 사이에서의 쉬링크량이며, 쉬링크 이전 윤곽을 유도하는 방법은 기재되어 있지 않다. 또한, 쉬링크량의 패턴 형상 의존성이나 기초 의존성도 고려되어 있지 않아, 고정밀도인 쉬링크량 추정은 할 수 없다.

특허문헌 3에 기재된 방법은, 미리 데이터베이스를 만들어 둠으로써, 1회의 화상 취득을 행하는 것만으로 쉬링크량을 추정하는 것이 가능하고, 또한, 쉬링크의 패턴 형상 의존성도 포함해서 쉬링크량을 추정할 수 있다. 그러나, 기초 재료의 영향을 고려하고 있지 않으므로, 고정밀도인 쉬링크량 추정은 곤란하다. 데이터베이스를 작성하지 않는 방법으로서, 응력 계산을 행하여 쉬링크를 추정하는 방법도 기재되어 있지만, 응력 계산에 있어서 기초의 영향을 고려하고 있지 않다. 또한, 대전에 기인하는 오차를 보정하는 방법으로서는, 미리 작성해 둔 데이터베이스를 만들어서 보정하는 방법이 기재되어 있지만, 데이터베이스의 구축에 시간이나 수고가 든다고 하는 난점이 있다.

따라서, 고정밀도로 쉬링크 이전 치수나 윤곽을 계측하기 위해서는, 기초의 영향을 고려한 쉬링크량의 추정 방법과, 간편한 대전에 기인하는 오차의 보정 방법이 필요하다.

본 발명의 목적은, 계측 대상이 전자선 등의 하전 입자선 조사에 의해 쉬링크하는 경우라도, 패턴 윤곽이나 치수를 고정밀도로 구할 수 있는 계측 방법, 데이터 처리 장치 및 그것을 사용한 전자 현미경을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 실시 형태로서, 기초의 상방에 상기 기초의 재료와는 다른 재료로 패턴이 형성된 시료에 하전 입자선을 조사해서 상기 패턴을 계측하는 계측 방법으로서,

상기 시료에 대해 상기 하전 입자선을 조사 중에, 혹은 조사한 후에 취득한, 상기 시료의 패턴 형상을 포함하는 데이터를 준비하는 스텝과,

상기 시료의 패턴부의 쉬링크에 관한 파라미터를 준비하는 스텝과,

상기 시료의 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터를 준비하는 스텝과,

상기 하전 입자선을 상기 시료에 조사할 때의 빔 조건을 준비하는 스텝과,

상기 패턴 형상을 포함하는 데이터와, 상기 패턴부의 쉬링크에 관한 파라미터와, 상기 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터와, 상기 빔 조건을 사용해서, 상기 시료에 대해 상기 하전 입자선을 조사하기 전의 상기 시료의 패턴 형상, 혹은 치수를 산출하는 스텝

을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법으로 한다.

또한, 기초의 상방에 상기 기초의 재료와는 다른 재료로 패턴이 형성된 시료의 상기 패턴 형상의 정보를 포함하는 데이터를 처리하는 데이터 처리 장치이며,

화상 보존 수단과, 재료 파라미터 보존 수단과, 쉬링크 연산부를 구비하고,

상기 화상 보존 수단은, 상기 시료를 촬영한 화상 데이터를 보존하는 것이며,

상기 재료 파라미터 보존 수단은, 상기 시료의 패턴부의 쉬링크 파라미터 및 상기 시료의 기초부의 쉬링크 파라미터를 보존하는 것이며,

상기 쉬링크 연산부는, 상기 화상 데이터와, 상기 패턴부의 쉬링크 파라미터와, 상기 기초부의 쉬링크 파라미터를 사용해서, 상기 시료에 대해 하전 입자선을 조사하기 전의 패턴 형상, 혹은, 상기 시료에 대해 하전 입자선을 조사한 후의 패턴 형상을 산출하는 것인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치로 한다.

또한, 상기 데이터 처리 장치와,

전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자를 상기 시료에 조사하기 위한 광학계와, 상기 시료로부터 방출되는 전자를 검출하는 검출기와, 이들을 제어하는 장치 제어부를 구비하고,

상기 데이터 처리 장치는, 상기 시료에 대해 전자선을 조사하기 전의 패턴 형상, 혹은, 상기 시료에 대해 전자선을 조사한 후의 패턴 형상을 산출하는 것인 것을 특징으로 하는 전자 현미경으로 한다.

또한, 기초의 상방에 상기 기초의 재료와는 다른 재료로 패턴이 형성된 시료의 패턴을 계측하는 계측 방법으로서,

상기 시료의 하전 입자선 조사 전의 패턴 데이터를 준비하는 스텝과,

상기 시료 패턴부의 쉬링크에 관한 파라미터를 준비하는 스텝과,

상기 시료 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터를 준비하는 스텝과,

상기 시료를 하전 입자선을 사용해서 상기 패턴을 계측할 때의 빔 조건을 준비하는 스텝과,

상기 하전 입자선 조사 전의 패턴 데이터와, 상기 패턴부의 쉬링크에 관한 파라미터와, 상기 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터와, 상기 빔 조건을 사용해서, 상기 시료에 대해 상기 빔 조건의 하전 입자선을 조사해서 계측할 때에 얻어지는 패턴 형상, 혹은 치수를 산출하는 스텝

을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법으로 한다.

계측 대상이 전자선 등의 하전 입자선 조사에 의해 쉬링크하는 경우라도, 패턴 윤곽이나 치수를 고정밀도로 구할 수 있는 계측 방법, 데이터 처리 장치 및 그것을 사용한 전자 현미경을 제공할 수 있다.

도 1a는 제1 내지 제7 실시예에 따른 시료의 모식도이며, 상부는 라인 패턴이 형성된 시료의 상면도, 하부는 단면도를 도시한다.
도 1b는 제1 내지 제7 실시예에 따른 시료의 모식도이며, 상부는 홀 패턴이 형성된 시료의 상면도, 하부는 단면도를 도시한다.
도 1c는 제1 내지 제7 실시예에 따른 시료의 모식도이며, 임의 패턴이 형성된 상면도를 도시한다.
도 1d는 제1 내지 제7 실시예에 따른 시료의 모식도이며, 매립 패턴이 형성된 단면도를 도시한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 화상 처리(쉬링크 이전 윤곽 추정)의 흐름도의 일례이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치의 개략 전체 구성도의 일례이다.
도 4는 제1 실시예에 있어서, 화상 휘도의 프로파일을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5a는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치의 개략 전체 구성도의 다른 예이다.
도 5b는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치의 개략 전체 구성도의 다른 예이다.
도 6a는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치에 있어서의 입력용 표시 화상의 일례이다.
도 6b는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치에 있어서의 입력용 표시 화상의 다른 예이다.
도 6c는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치에 있어서의 입력용 표시 화상의 다른 예이다.
도 7a는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치에 있어서의 결과 표시 화상의 일례이다.
도 7b는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치에 있어서의 결과 표시 화상의 다른 예이다.
도 7c는 제1 실시예에 따른 화상 처리 장치에 있어서의 결과 표시 화상의 다른 예이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 화상 처리(쉬링크 이전 치수 추정)의 흐름도의 일례이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 화상 처리 장치의 개략 전체 구성도의 일례이다.
도 10a는 제3 실시예에 있어서, 전자선 조사 위치의 이동 방향과 대전과의 관계를 설명하기 위한 모식도이며, 그 이동 방향이 패턴 윤곽선과 직교하는 경우를 도시한다.
도 10b는 제3 실시예에 있어서, 전자선 조사 위치의 이동 방향과 대전과의 관계를 설명하기 위한 모식도이며, 그 이동 방향이 패턴 윤곽선과 평행한 경우를 도시한다.
도 11은 제3 실시예에 있어서, 대전의 화상 휘도의 프로파일에의 영향을 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는 제3 실시예에 따른 화상 처리 장치의 개략 전체 구성도의 일례이다.
도 13은 제4 실시예에 따른 SEM의 전체 구성 외 개략도의 일례이다.
도 14는 제5 실시예에 따른 화상 처리(쉬링크 이후 윤곽 추정)의 흐름도의 일례이다.
도 15a는 제5 실시예에 따른 화상 처리 장치에 있어서의 결과 표시 화상의 일례이다.
도 15b는 제5 실시예에 따른 화상 처리 장치에 있어서의 결과 표시 화상의 다른 예이다.
도 15c는 제5 실시예에 따른 화상 처리 장치에 있어서의 결과 표시 화상의 다른 예이다.
도 16은 제6 실시예에 있어서, 쉬링크 이전 이후의 패턴 단면 형상을 설명하기 위한 모식도이다.
도 17은 제7 실시예에 따른 화상 처리(쉬링크 이후 윤곽 추정)의 흐름도의 일례이다.
도 18은 제7 실시예에 따른 화상 처리 장치의 개략 전체 구성도의 일례이다.
도 19는 제7 실시예에 있어서, 단면 형상과 화상 휘도의 프로파일의 대응을 설명하기 위한 모식도이다.
도 20은 제7 실시예에 있어서, 화상 휘도의 프로파일을 설명하기 위한 모식도이다.
도 21은 제8 실시예에 따른 정보 처리(재료 파라미터의 조정ㆍ등록)의 흐름도의 일례이다.
도 22는 제8 실시예에 따른 화상 처리 장치의 개략 전체 구성도의 일례이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 실시 형태로서, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 취득된 SEM 화상에 대해 화상 처리를 실시하고, 기초의 영향을 고려한 쉬링크 보정 및 대전에 기인하는 오차의 보정 방법을 행하여, 쉬링크 이전 패턴 윤곽을 출력하는 화상 처리 방법을 설명한다.

여기서, 패턴이란, 시료 표면에 형성된 볼록 형상의 부분이며, 기초란, 시료 상방에서 보아 패턴이 아닌 부분이다. 또한, 기초의 재료가, 패턴의 하부에도 존재하는 경우에는, 이것도 기초에 포함한다. 도 1a, 도 1b는, 라인 형상 및 홀 형상의 시료에 있어서의 패턴 및 기초의 예를 나타낸 것이다. 부호 101, 103은 시료 상방에서 보았을 때의 모식도, 부호 102, 104는 단면의 모식도이다. 라인 형상의 경우, 영역 105, 107이 패턴부, 영역 106, 108이 기초부이며, 홀 형상의 경우, 영역 109, 111이 패턴부, 영역 110, 112가 기초부이다. 라인 형상, 홀 형상으로 한정되지 않고, 예를 들어 시료 상방에서 보았을 때의 모식도가 도 1c가 되도록 일반적인 형상에 대해서도 마찬가지이다. 영역 113이 볼록부인 경우는, 영역 113이 패턴부, 영역 114가 기초부이다. 나아가서는, 도 1d의 단면도에 도시한 바와 같이, 시료 표면은 평탄하지만, 2종류 이상의 재료로 이루어지고, 어느 재료의 오목부에 다른 재료가 매립된 구조를 한 시료에 있어서는, 오목부를 갖는 부분 116이 기초부이며, 매립된 부분 115가 패턴부이다.

패턴은, 예를 들어 각종 ArF 레지스트 패턴이며, 기초는, 예를 들어 반사 방지막, 산화막, 질소막, 실리콘 기판 등이다.

또한, 기초의 영향이란, 패턴 부분에 대해 기초 부분이 미치는 응력의 영향이며, 전자선 조사에 의한 기초 부분의 쉬링크나 탄성률의 변화에 의해 응력이 변화되는 효과도 포함한다.

또한, 이후 기술하는 실시예에 있어서는, SEM 화상에 대한 화상 처리를 예로 들어 설명하지만, 시료의 형상 정보를 포함하는 데이터이면, SEM 화상 이외의 화상 데이터나 화상 형식이 아닌 데이터에 대해서도 마찬가지의 처리가 가능하다.

이하, 실시예에 의해 상세하게 설명한다.

<제1 실시예>

본 발명에 따른 제1 실시예는, SEM 화상으로부터, 쉬링크 이전 패턴 윤곽선을 구하는 실시예이다.

본 실시예에 대해, 도 2 내지 도 7을 사용해서 설명한다.

도 2는, 본 실시예에 따른 화상 처리(쉬링크 이전 윤곽 추정)의 흐름도의 일례이다.

도 3은, 이 흐름도를 실시할 때에 바람직한, 화상 처리 장치(데이터 처리 장치)의 개략 전체 구성도의 일례이다. 본 장치는, 화상 보존부(301), 재료 파라미터 보존부(302), 윤곽 추출 연산부(303), 쉬링크 연산부(304)로 구성된다. 윤곽 추출 연산부(303), 쉬링크 연산부(304)에는, 각각, 연산에 사용하는 데이터를 보존하는 메모리(305, 306)가 구비되어 있다. 상기한 구성은, 각각 독립된 장치로 구성하여 실현해도 좋고, 1대, 혹은 복수의 계산기로 실현해도 좋다. 또한, 동일 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.

이하, 도 2의 흐름도에 따라서 설명한다.

스텝 S201에서는, 계측하고자 하는 레지스트 시료를 촬영한 SEM 화상 파일을 입력하고, 화상 보존부(301)에 보존한다. SEM 화상 파일은, SEM의 신호 전자 검출된 화상 데이터 외에, 시료의 패턴부의 정보와, 기초부의 정보와, SEM 화상 취득 시의 SEM의 빔 조건의 정보가 아울러 포함되는 형식의 파일로 보존되어 있는 것이 바람직하다. 패턴부 및 기초부의 정보는, 각각의 재료의 종류와 높이이다.

또한, 화상 파일에 이들 정보가 포함되지 않아도, 화상 파일에 부수되어, 상기 정보가 포함되는 파일을 준비해 두고, 화상 파일과 아울러 입력해도 좋다. 또한, 후술하는 바와 같이, 이후의 스텝에서 조작자에게 입력시켜도 좋다. 또한, 시료의 패턴부나 기초부의 정보 등은 재료 파라미터 보존부(302)에 보존된다.

스텝 S202에서는, 윤곽 추출 연산부(303)의 메모리(305)에, 화상 보존부(301)에 보존된 SEM 화상 데이터를 저장하고, 이 데이터를 사용해서, 윤곽 추출 연산부(303)에 의해 시료의 윤곽을 추출한다. 추출한 윤곽 데이터는 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장한다. 윤곽의 추출은 화상 중에서 휘도가 강해지는 화소를 추출함으로써 행한다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 전술한 방법에 의해 추출한 윤곽 근방에서, 휘도의, 윤곽선과 직교하는 방향의 위치 의존성을 추출한 프로파일(401)을 작성하고, 휘도의 최대값(402)과 기초부의 휘도의 최소값(403)과의 평균 휘도를 구해 그 평균 휘도를 기준값(404)으로 하고, 휘도가 기준값이 되는 위치(405)를 윤곽점으로서 추출해도 좋다. 평균 휘도로 한정되지 않아도, 미리 정한 비율로, 휘도(403)의 값에 최대값(402)의 값을 배분한 값을 기준값으로 해도 좋다.

이때, 도 4에 있어서 휘도 최대가 되는 점의 좌우 어느 쪽이 기초부에 해당할지를 판정할 때에는, 단순하게 휘도가 낮은 쪽을 기초로 해도 좋고, 도 5a에 도시한 바와 같이 장치에 별도 접속한 모니터(307)에 SEM 화상을 표시하여, 오퍼레이터에 어떤 부분이 기초, 혹은 패턴일지 입력시켜도 좋고, 도 5b에 도시한 바와 같이 장치에 별도 접속한 데이터베이스(308)에 계측하고자 하는 시료 패턴의 설계 데이터가 기록되어 있는 경우에는, 이를 참조하여 판정해도 좋다. 혹은, 동일한 패턴에 대해 취득한 복수의 SEM 화상이 있는 경우에는, 윤곽선의 이동 방향으로부터 패턴부와 기초부를 판정할 수도 있다. 이 경우, 앞서 취득한 SEM 화상과 이후에 취득한 SEM 화상에 대해, 전술한, 화상 중에서 휘도가 강해지는 화소를 추출함으로써 얻은 윤곽을 비교하고, 윤곽선이 이동하고 있는 측이 패턴부라고 판정한다. 이때, 각 윤곽점의 이동 방향에 의해 패턴부와 기초부를 판정하고, 보다 많은 윤곽점에 의해 패턴부라고 판정된 측을 패턴부로 함으로써, 정밀도를 향상시킬 수 있다. 3매 이상의 SEM 화상을 사용하는 경우는, 1매째와 2매째, 1매째와 3매째 등과 복수의, 2매의 SEM 화상의 조합에 대해, 상기한 방법에 의해 패턴부를 판정하고, 보다 많은 조합에 의해 패턴부라고 판정된 부분을 패턴부로 함으로써, 정밀도를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 화상을 비교할 때에는, 어느 하나의 화상을 기준 화상으로 하여 패턴 매칭을 행하고, SEM 화상 내에서의 패턴의 위치 어긋남을 계측하여, 이를 보정하도록 화상 내로 패턴을 이동시킨 후, 비교함으로써, 각 촬상 개소마다 발생하는 화상 취득 위치의 오차를 보정하여, 보다 고정밀도인 패턴부와 기초부의 판정을 행할 수 있다.

그 밖의, 화상으로부터 윤곽을 추출하는 임의의 방법 및 패턴과 기초부를 판별하는 임의의 방법을 사용할 수 있다.

스텝 S203에서는, 패턴 재료 파라미터, 즉 패턴부의 쉬링크 파라미터와 높이를 지정한다. 쉬링크 파라미터에 대해서는, 스텝 S206에서 설명한다. 스텝 S201에서, 화상 데이터와 아울러 패턴의 재료와 높이의 정보를 입력하고 있는 경우, 재료 파라미터 보존부(302)에 보존되어 있는 각종 재료의 쉬링크 파라미터 중으로부터 입력한 정보에 따라서, 패턴부의 재료의 쉬링크 파라미터를 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장하고, 또한, 높이를 동일하게 메모리(306)에 저장한다. 또한, 스텝 S201에서 화상 데이터와 아울러 패턴 재료의 정보를 입력하는 대신에, 이 스텝에서, 도 5a에 도시한 바와 같이 장치에 별도 접속한 모니터(307)에, 도 6a에 도시한 바와 같은 패턴부의 정보 입력용의 표시를 행하고, 조작자에게 패턴부의 재료와 높이를 입력시켜도 좋다. 혹은, 재료 파라미터 보존부(302)를 사용하지 않고, 쉬링크 파라미터를 조작자에게 직접 입력시켜도 좋다.

스텝 S204에서는, 기초 재료 파라미터, 즉 기초부의 쉬링크 파라미터와 높이를 지정한다. 구체적인 방법은, 스텝 S203과 마찬가지이다. 또한, 도 6b는 모니터(307)를 사용해서 조작자에게 입력시키는 경우의 표시의 예이다.

스텝 S205에서는, SEM 화상 취득 시의 SEM의 빔 조건을 지정한다. 여기서, 빔 조건이란, 예를 들어 입사 전자의 가속 전압, 프로브 전류, SEM 화상의 배율, 반복 스캔 횟수(프레임 적산 횟수) 등이다. 필요에 따라서, 스캔의 스피드(SEM 화상을 취득할 때의 전자선 조사 위치의 이동 스피드), SEM 화상의 화소수 등이어도 좋고, 단위 면적당의 전자선 조사량이어도 좋다. 스텝 S201에서 화상 데이터와 아울러 빔 조건을 입력한 경우, 이를 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 읽어들인다. 또한, SEM 화상은 전자선 조사 후의 시료가 아니라, 전자선 조사 중의 시료를 관찰하고 있다고 생각되므로, 시료에의 스캔 횟수나 전자선 조사량으로서, 화상 취득에서 사용한 전체 스캔 횟수나 전자선 조사량이 아니라, 그것보다 작은 값, 예를 들어 절반의 값을 읽어들이는 것이 바람직하다. 또한, 스텝 S201에서 화상 데이터와 아울러 빔 조건을 입력하는 대신에, 이 스텝에서, 도 5a에 도시한 바와 같이 장치에 별도 접속한 모니터(307)에, 도 6c에 도시한 바와 같은 빔 조건 입력용의 표시를 행하고, 조작자에게 입력시켜도 좋다.

스텝 S206에서는, 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장된 윤곽 데이터, 패턴부의 쉬링크 파라미터, 패턴부의 높이, 기초부의 쉬링크 파라미터, 기초부의 높이, 빔 조건을 사용해서, 쉬링크 이전 윤곽을 산출하고, 출력한다. 이 연산에서 사용하는 알고리즘으로서, 기초 재료의 영향을 고려해서 쉬링크 이전 윤곽을 추정하는 알고리즘이면 임의의 알고리즘을 사용할 수 있지만, 이하에 바람직한 예를 기술한다.

하나의 예는, 탄성체 시뮬레이션을 사용하는 방법이다. 이 알고리즘에서는, 패턴부 및 기초부의 쉬링크 파라미터로서, 전자선 조사량에 대한 체적 변화율과 탄성률을 사용한다. 우선, 윤곽 데이터와, 패턴 및 기초의 높이 데이터로부터, 기초를 포함한 시료 형상의 메쉬 데이터를 작성한다. 다음에, 빔 조건 데이터로부터, 각 메쉬에 대한 전자선 조사량을 계산하고, 단위 체적당의 전자선 조사량에 대한 체적 변화율을 사용해서 쉬링크에 의한 체적 변화를 구한다. 그 체적 변화분을 복원하는 경우, 즉 쉬링크 이전 체적으로 복귀하고자 한 경우에, 각 메쉬에서 발생하는 탄성 에너지를, 탄성률을 사용해서 계산한다. 그 후, 전체의 탄성 에너지의 총합이 최소가 되도록, 각 메쉬 위치를 최적화한다. 최적화 후의 패턴 윤곽이, 쉬링크 이전 윤곽이다.

또한, 다른 예로서는, 강체적인 모델을 사용하는 방법이 있다. 이 알고리즘에서는, 재료 파라미터로서, 전자선 조사량에 대한 체적 변화율과, 쉬링크량의 적산 범위를 사용한다. 전술한 예와 마찬가지로, 우선, 기초를 포함한 시료 형상의 메쉬 데이터를 작성한다. 다음에, 각 메쉬에 대해, 쉬링크에 의한 체적 변화를 산출하고, 메쉬 치수의 변화량을 구한다. 그 후, 쉬링크량의 적산 범위에 포함되는 메쉬의 치수 변화량을 적산하여, 패턴의 각 장소에서의 추정 쉬링크량을 구하고, 윤곽 데이터에 추정 쉬링크량을 가산하여, 쉬링크 이전 윤곽을 구한다.

또한, 동일한 레지스트 패턴이어도, 노광 시의 광강도가 다른 경우, 동일한 전자선 조사량에 대해 발생하는 쉬링크량이 다르다고 생각되므로, 리소그래피 시뮬레이터의 계산 결과에 의해 레지스트 내부의 노광 시의 광강도 분포를 얻을 수 있는 경우에는, 상기의 예에서 사용하는 각각 메쉬에 있어서의 광강도에 따라서, 전자선 조사량에 대한 체적 변화율에 보정을 추가해도 좋다. 이를 실시할 때에는, 리소그래피 시뮬레이터의 계산 결과를 보존한 데이터베이스를 접속해서 이를 참조하는 등, 리소그래피 시뮬레이터의 계산 결과를 읽어들이는 수단을 갖고 있는 것이 바람직하다.

또한, 도 5a와 같이 장치에 모니터(307)가 접속되어 있는 경우, 산출 결과를 표시하는 것이 바람직하다. 표시의 예로서는, 도 7a에 도시한 바와 같이, 쉬링크 이전 윤곽(701)을, 쉬링크 이후 윤곽(702)과 아울러 표시해도 좋다. 혹은, SEM 화상과 아울러 표시해도 좋다. 또한, 쉬링크 이후 윤곽 데이터와의 차분인 쉬링크 보정량, 즉 쉬링크량을 정부 반전한 양을 구하고, 도 7b와 같이 윤곽 데이터와 아울러 벡터 상에 표시해도 좋다. 이 표시 방법에서는, 쉬링크 보정량이 작은 경우, 화살표의 길이를 일정한 비율로 확대하여 보기 쉽게 표시하는 것이 바람직하다. 혹은, 도 7c와 같이 특정한 윤곽선에 대해, 어느 윤곽점의 윤곽선의 단부로부터의 거리를 횡축, 그 윤곽점에 있어서의 쉬링크량을 종축에 플롯해도 좋다. 이 경우, 종축은 쉬링크량의 절대값이어도 좋고, 윤곽선의 법선 성분 등, 어떤 일정한 방향의 성분만 표시해도 좋다.

또한, 구한 쉬링크량이 미리 정한 허용값을 상회하고 있는 경우에는, 모니터(307)에 경고를 표시시키도록 해도 좋다.

이상의 방법이, SEM 화상으로부터, 쉬링크 이전 윤곽선을 고정밀도로 추정하는 방법의 일례이지만, 여기서 나타낸 플로우 중, 스텝 S201 및 스텝 S202에서 SEM 화상으로부터 윤곽선 데이터를 구하는 공정 대신에, 다른 장치가 출력한 윤곽선 데이터를, 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장하는 스텝으로 대체해도 좋다. 이 경우는, 도 3의 장치 구성도에 도시한 윤곽 추출 연산부(303)는 필요없다.

또한, 이상의 방법은, 1매의 SEM 화상에 대해 적용할 수 있지만, 보다 고정밀도인 쉬링크 이전 윤곽 추정을 행하기 위해서는, 동일한 개소를 촬상한 복수매의 SEM 화상이나, 유사한 형상의 패턴이 있는 다른 개소, 예를 들어 다른 칩 내에서의 동일 패턴의 개소를 촬상한 복수매의 SEM 화상을 사용해도 좋다. 이것은, 동일한 시료 상의 다른 개소이어도 좋고, 다른 시료 상이어도 좋다. 복수매의 SEM 화상을 사용하는 경우, 각 화상으로부터 추정한 쉬링크 이전 윤곽의 평균을 취함으로써, 보다 고정밀도인 쉬링크 이전 윤곽 추정이 가능해진다. 또한, 그 편차로부터, 추정한 쉬링크 이전 윤곽의 정밀도를 평가할 수 있다. 다른 개소의 SEM 화상을 사용하는 경우에는, 우선, 각 화상을 평균화한 화상을 작성하고, 그 평균 화상에 대해, 본 실시예의 방법을 적용해도 좋다. 화상의 평균화 시에는, 단순하게 각 화소의 휘도를 평균화해도 좋지만, 어느 하나의 화상을 기준 화상으로 하여 패턴 매칭을 행하고, SEM 화상 내에서의 패턴의 위치 어긋남을 계측하여, 이를 보정하도록 화상 내로 패턴을 이동시킨 후, 각 화소의 휘도를 평균화함으로써, 각 촬상 개소마다 발생하는 화상 취득 위치의 오차를 보정하여, 보다 고정밀도인 윤곽을 얻을 수 있다.

이상의 방법을 사용함으로써, SEM 화상으로부터 패턴 윤곽을 구할 때에, 기초의 재료의 영향을 고려한 고정밀도인 쉬링크 보정을 행할 수 있어, 쉬링크 이전 윤곽선을 고정밀도로 추정하는 것이 가능해진다.

<제2 실시예>

본 발명에 따른 제2 실시예는, SEM 화상으로부터, 쉬링크 이전 패턴 치수를 구하는 실시예이다. 또한, 제1 실시예에 기재되고 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.

본 실시예에 대해, 도 8, 도 9를 사용해서 설명한다.

도 8은, 본 실시예에 따른 화상 처리의 흐름도의 일례이다.

도 9는, 이 본 실시예를 실시할 때에 바람직한, 화상 처리 장치(데이터 처리 장치)의 개략 전체 구성도의 일례이다. 제1 실시예에서, 도 3에 도시한 장치와 중복되는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 사용해서 나타내고 있고 설명은 생략한다. 본 장치에는, 도 3의 구성 요소 외에, 메모리(310)를 구비한 치수 계측 연산부(309)로 구성된다.

이하, 도 8의 흐름도에 따라서 설명한다.

스텝 S801 내지 S805는, 스텝 S201 내지 S205와 마찬가지이다.

스텝 S806에서는, 스텝 S206과 마찬가지의 방법에 의해 쉬링크 이전 윤곽을 산출하지만, 이를 출력하는 대신에, 치수 계측 연산부(309) 내의 메모리(310)에 저장한다.

스텝 S807에서는, 치수 계측 연산부(309)에 의해, 메모리(310)에 저장된 쉬링크 이전 윤곽을 사용해서, 패턴의 소정 부분의 윤곽선간의 거리를 구하고, 필요에 따라서 평균화 등의 통계 처리를 행하여, 이를 치수로서 출력한다.

이상의 방법이, SEM 화상으로부터, 쉬링크 이전 치수를 고정밀도로 추정하는 방법의 일례이지만, 스텝 S802에서 사용하는 윤곽 추출의 방법에 따라서는, 정밀도가 높은 치수값을 얻을 수 없는 경우가 있다. 그와 같은 경우에는, 스텝 S806 및 스텝 S807을, 다음에 설명하는 방법으로 치환해도 좋다.

스텝 S806에서는, 스텝 S206과 마찬가지의 방법에 의해 쉬링크 이전 윤곽을 산출하지만, 이를 출력하는 대신에, 각 윤곽점의 쉬링크량, 즉 쉬링크 이전 윤곽과 쉬링크 이후 윤곽의 차분을 구해, 치수 계측 연산부(309) 내의 메모리(310)에 저장한다.

스텝 S807에서는, 화상 보존부(301)로부터 화상 데이터를 읽어들여, 치수 계측 연산부(309) 내의 메모리(310)에 저장한다. 다음에, 치수 계측 연산부(309)에 의해, 화상 데이터 내의 소정의 패턴부에 대해, 치수값을 구한다. SEM 화상으로부터 치수를 구하는 알고리즘은 공지의 것을 사용하면 좋다. 그 후, 메모리(310)에 저장된 각 윤곽점의 쉬링크량으로부터, 치수를 구하고자 하는 패턴의 쉬링크량을 구한다. 예를 들어, 시료가 도 1a와 같이 라인 형상인 경우는, 라인을 구성하는 윤곽선에서의 쉬링크량의 평균값을 구하면 좋고, 도 1b와 같이 홀 형상인 경우는, 홀을 구성하는 윤곽선의 쉬링크량의 평균값을 구하면 좋다. 그리고, SEM 화상으로부터 구한 치수값으로부터 쉬링크량을 차감함으로써 쉬링크 이전 치수값을 구해, 출력한다. 단, 구하고자 하는 치수가, 예를 들어 도 1b의 홀 형상의 직경인 경우와 같이, 기초부의 치수인 경우에는, SEM 화상으로부터 구한 치수값에 쉬링크량을 가산함으로써 쉬링크 이전 치수값을 구해, 출력한다.

이상의 방법을 사용함으로써, SEM 화상으로부터 패턴의 치수를 구할 때에, 기초의 재료의 영향을 고려한 고정밀도인 쉬링크 보정을 행할 수 있어, 쉬링크 이전 치수를 고정밀도로 추정하는 것이 가능해진다.

<제3 실시예>

본 발명에 따른 제3 실시예는, 대전에 기인하는 오차의 보정을 행하여, SEM 화상으로부터 시료의 패턴 윤곽선을 구하는 실시예이다. 또한, 제1 또는 제2 실시예에 기재되고 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.

본 실시예에 대해, 도 10 내지 도 12를 사용해서 설명한다.

우선, 도 10을 사용해서, 대전에 기인하는 오차를 설명한다.

SEM 화상을 취득하기 위해 시료에 전자선을 조사할 때 윤곽선의 방향과 직교에 가까운 방향으로 전자선 조사 위치를 이동시켜 취득한 SEM 화상에 비해, 윤곽선의 방향과 평행하게 가까운 방향으로 전자선 조사 위치를 이동시켜 취득한 SEM 화상에서는, 윤곽선의 근방에서 화상 휘도가 저하하는 경우가 있다. 도 10a, 도 10b는 라인 형상의 패턴부(1001)의 윤곽선(1002)에 대해, 각각의 경우의 전자선 조사 위치의 이동 방향을 화살표 1003, 1004로 모식적으로 나타낸 것이며, 도 10a는 윤곽선의 방향과 수직으로 가까운 방향으로, 도 10b는 평행하게 가까운 방향으로, 전자선 조사 위치를 이동시키는 경우이다.

패턴의 윤곽 부분에 전자선이 닿을 때에는, 많은 신호 전자가 시료로부터 방출되는 결과, 시료에 정대전이 발생한다. 이 대전은, 그 후의 전자선 조사에 의해 발생한 신호 전자에 의한 중화나, 시간 경과에 의한 완화 등에 의해 감쇠한다. 그러나, 도 10b와 같이, 윤곽선의 방향과 평행하게 가까운 방향으로 전자선 조사 위치를 이동시키는 경우, 패턴의 윤곽 부분에 연속해서 전자선이 조사됨으로써, 큰 정대전이 발생한다. 그 결과, 그 직후의 전자선 조사에 의해 시료보다 방출되는 신호 전자의 일부가, 시료 상의 정대전에 의해 시료로 되돌려지게 된다. 그 경우, 얻어진 SEM 화상의 명도가 윤곽선 근방의 한쪽 측에서 저하한다.

도 11은, 도 10a, 도 10b에서 도시한 방법에 의해 취득한 SEM 화상의 동일 위치에 대해, 휘도의, 윤곽선과 직교하는 방향의 위치 의존성을 추출한 프로파일의 예를 나타낸 모식도이다. 각각, 도 10a, 도 10b가 각각 점선 1101, 실선 1102에 대응한다. 실선 1102에 나타내는 바와 같이, 윤곽선의 방향과 평행하게 가까운 방향으로 전자선 조사 위치를 이동시킨 경우, 휘도의 저하가 발생한다.

제1 실시예에서, 도 4를 사용해서 설명한 바와 같이, 도 11의 프로파일(1102)에 대해, 화상 휘도의 프로파일의 최대값(1103)과 기초부에서의 최소값(1104)으로부터 기준값(1105)을 정하고, 윤곽점의 위치를 정하는 방법에 의해 얻어지는 윤곽점의 위치(1106)는, 프로파일(1101)로부터 얻어지는 본래의 위치와는 다르다. 이것이 대전에 기인하는 오차이다.

이와 같은 오차를 보정하는 본 실시예에 대해, 도 2 및 도 12를 사용해서 설명한다.

본 실시예의 흐름도는, 도 2와 동일하지만, 스텝 S202의 윤곽 추출의 알고리즘에 대해, 이하에 설명하는 것을 사용한다. 또한, 도 12는, 본 실시예를 실시하는 데 바람직한 화상 처리 장치(데이터 처리 장치)의 개략 전체 구성도의 일례이다. 제1 실시예에서, 도 3에 도시한 장치와 중복되는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 사용해서 나타내고 있고 설명은 생략한다. 본 장치에는, 도 3의 구성 요소 외에, 대전 보정 데이터 보존부(311)로 구성된다.

본 실시예의 알고리즘에서는, 대전에 의한 프로파일의 변화를 나타내는 지표로서, 프로파일의 비대칭성을 나타내는 지표 A를 사용한다. 휘도의 최대값(1103)과 기초부의 휘도의 최소값(1104)과의 차를 R, 휘도의 최대값(1103)과 패턴부의 휘도의 최소값(1107)과의 차를 L로 하면, 지표 A는 다음 식으로 부여된다.

미리, 지표 A와, 대전에 기인하는 오차와의 관계를 대전 보정 데이터 보존부(311)에 보존해 두면, 프로파일(1102)로부터 윤곽점을 구할 때에, 도 4에서 설명한 방법에 의해 윤곽점을 구함과 함께, 지표 A를 구해서 전술한 관계를 참조하여 대전에 기인하는 오차를 구하고, 이를 보정함으로써 정확한 윤곽점을 결정할 수 있다.

지표 A와, 대전에 기인하는 오차와의 관계를 구하는 방법으로서는, 예를 들어, 윤곽선에 대한 전자선 조사 위치의 이동이 다른 조건에 의해 취득한 복수의 SEM 화상으로부터, 각각 프로파일을 구해, 대전에 기인하는 오차와 비대칭성을 나타내는 지표 A와의 관계를 구하면 좋다. 또한, 전자선 조사 위치의 이동 스피드나, 전자선 조사 위치의 궤적이 다른 조건에 의해 취득한 복수의 SEM 화상을 사용해서, 대전에 기인하는 오차와 비대칭성을 나타내는 지표 A와의 관계를 구해도 좋다. 이때, 설계 데이터나 단면 SEM, 단면 TEM(Transmission Electron Microscope) 등, 다른 수단을 사용해서 본래의 윤곽점 위치를 정하고, 앞으로의 어긋남을 대전에 기인하는 오차라고 간주해도 좋고, 윤곽선에 직교하는 방향으로 전자선 조사 위치를 이동시킨 경우에는 대전에 의한 오차가 없다고 가정하여, 앞으로의 어긋남을 대전에 기인하는 오차라고 간주해도 좋다.

대전 보정 데이터 보존부(311)에 보존하는 지표 A와 대전에 기인하는 오차와의 관계는, 전술한 방법에 의해 얻어진 관계를 테이블 형식으로 유지하는 것이어도 좋고, 1차 함수나 2차 함수 등에 근사해서 얻어지는 근사 함수이어도 좋다.

상기의 방법을, 스텝 S202의 윤곽 추출의 알고리즘으로서 사용함으로써, SEM 화상으로부터 패턴의 치수를 구할 때에, 대전에 기인하는 오차의 보정을 행하여, 패턴의 윤곽을 고정밀도로 추정하는 것이 가능해진다.

<제4 실시예>

본 발명에 따른 제4 실시예는, 제1 실시예에 나타낸 화상 처리 장치를 내장한 SEM이다. 또한, 제1 내지 제3 실시예 중 어느 하나에 기재되고 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.

본 실시예에 대해, 도 13을 사용해서 설명한다.

도 13은, 본 실시예에 있어서의 SEM의 전체 구성 외 개략도의 일례이며, 전자원(1301)으로부터 발해진 전자 빔(1302)은 편향기(1303)에 의해 편향되고, 대물 렌즈(1304)에 의해 수렴되고, 스테이지(1305) 상에 유지된 시료(1306)의 표면에 조사된다. 전자 빔의 조사에 의해 시료 표면으로부터 발해진 2차 전자(1307)는 검출기(1308)에 의해 검출된다. 이들 부분은, 장치 제어부(1309)에 의해 제어되고, 검출기로부터의 신호 강도를, 화상 상의 편향기로 하는 편향량에 따른 위치의 화소의 휘도로서 나타냄으로써, SEM 화상을 생성한다. 이 SEM 화상에 대해, 윤곽 보정 연산부(1310)를 사용해서 윤곽 보정을 행한다. 이 윤곽 보정 연산부(1310)가, 도 3에 도시한 화상 처리 장치이다.

SEM에 의해 얻어진 화상에 대해, 제1 실시예에 나타낸 처리를 적용함으로써, 쉬링크 이전 윤곽을 취득하는 것이 가능해진다.

또한, 제2 실시예에 나타낸 장치를 윤곽 보정 연산부(1310)로서 사용함으로써, 쉬링크 이전 치수를 취득할 수 있도록 해도 좋다.

혹은, 제3 실시예에 나타낸 장치를 윤곽 보정 연산부(1310)로서 사용함으로써, 대전에 기인하는 오차를 보정한 윤곽을 취득할 수 있도록 해도 좋다.

<제5 실시예>

본 발명에 따른 제5 실시예는, SEM 화상이 아니라 패턴의 설계 데이터로부터, 쉬링크량을 산출하고, 쉬링크 이후 윤곽, 즉 SEM에 의해 SEM 화상을 취득했을 때, SEM 화상으로부터 얻어지는 윤곽을 추정하는 실시예이다. 또한, 제1 내지 제4 실시예 중 어느 하나에 기재되고 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.

본 실시예에 대해, 도 14, 도 15를 사용해서 설명한다.

본 실시예를 실시할 때에 바람직한, 화상 처리 장치의 개략 전체 구성도의 일례는, 도 3과 마찬가지이다.

도 14는, 본 실시예에 따른 화상 처리(쉬링크 이후 윤곽 추정)의 흐름도의 일례이다.

스텝 S1401에서는, 쉬링크 이후 윤곽을 구하고자 하는 레지스트 시료의 쉬링크 이전 윤곽을 입력하고, 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장한다. 쉬링크 이전 윤곽이란, 설계상의 패턴부의 윤곽 데이터이어도 좋고, 혹은, 리소그래피 시뮬레이터 등이 출력하는 노광 예상 결과로부터 얻어지는 패턴부의 윤곽 데이터이어도 좋다.

스텝 S1402, S1403, S1404는, 각각 스텝 S203, S204, S205와 마찬가지로, 패턴부의 쉬링크 파라미터와 높이, 기초부의 쉬링크 파라미터와 높이, 빔 조건을 지정하고, 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장한다. 단, 실제로 시료의 SEM 관찰을 행한 것은 아니므로, 입력하는 것은, 상정되는 시료의 조건이나, 빔 조사의 조건이다. 스텝 S1401에서 설계 데이터를 입력할 때의 설계 데이터 파일에 패턴부나 기초부의 재료나 높이의 정보도 포함되는 데이터 형식을 사용해서, 이들 정보를 아울러 입력하는 것이 바람직하다. 또한, 설계 데이터에 부수되어 패턴부나 기초부의 재료나 높이의 정보를 갖는 파일을 입력해도 좋다. 또한, 제1 실시예에서 기술한 바와 같이, 조작자에게 입력시켜도 좋다. 또한, 스텝 S1404에서 빔 조사 조건을 지정하는 대신에, 표준적인 조건을 지정해도 좋다.

스텝 S1405에서는, 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장된 윤곽 데이터, 패턴부의 쉬링크 파라미터, 패턴부의 높이, 기초부의 쉬링크 파라미터, 기초부의 높이, 빔 조건을 사용해서, 쉬링크 이후 윤곽을 산출하고, 출력한다. 이 연산에서 사용하는 알고리즘으로서, 기초 재료의 영향을 고려해서 쉬링크 이후 윤곽을 추정하는 알고리즘이면 임의의 알고리즘을 사용할 수 있다. 제1 실시예에서 예시한 알고리즘과 마찬가지인 예를 이하에 기술한다.

하나의 예는, 탄성체 시뮬레이션을 사용하는 방법이다. 이 알고리즘에서는, 패턴부 및 기초부의 쉬링크 파라미터로서, 전자선 조사량에 대한 체적 변화율과 탄성률을 사용한다. 우선, 윤곽 데이터와, 패턴 및 기초의 높이 데이터로부터, 기초를 포함한 시료 형상의 메쉬 데이터를 작성한다. 다음에, 빔 조건 데이터로부터, 각 메쉬에 대한 전자선 조사량을 계산하고, 단위 체적당의 전자선 조사량에 대한 체적 변화율을 사용해서 쉬링크에 의한 체적 변화를 구한다. 그 체적 변화가 발생한 결과, 각 메쉬에서 발생하는 탄성 에너지를, 탄성률을 사용해서 계산한다. 그 후, 전체의 탄성 에너지의 총합이 최소가 되도록, 각 메쉬 위치를 최적화한다. 최적화 후의 패턴 윤곽이, 쉬링크 이후 윤곽이다.

또한, 다른 예로서는, 강체적인 모델을 사용하는 방법이 있다. 이 알고리즘에서는, 재료 파라미터로서, 전자선 조사량에 대한 체적 변화율과, 쉬링크량의 적산 범위를 사용한다. 전술한 예와 마찬가지로, 우선, 기초를 포함한 시료 형상의 메쉬 데이터를 작성한다. 다음에, 각 메쉬에 대해, 쉬링크에 의한 체적 변화를 산출하고, 메쉬 치수의 변화량을 구한다. 그 후, 쉬링크량의 적산 범위에 포함되는 메쉬의 치수 변화량을 적산하여, 패턴의 각 장소에서의 추정 쉬링크량을 구하고, 윤곽 데이터로부터 추정 쉬링크량을 차감하여, 쉬링크 이후 윤곽을 구한다.

또한, 도 5a와 같이 장치에 모니터(307)가 접속되어 있는 경우, 산출 결과를 표시하는 것이 바람직하다. 표시의 예로서는, 도 15a에 도시한 바와 같이, 설계상의 패턴 윤곽, 혹은 리소그래피 시뮬레이터의 출력 결과로부터 얻은 패턴 윤곽(1501)과, 산출한 쉬링크 이후 윤곽(1502)과 아울러 표시해도 좋다. 또한, 쉬링크 이후 윤곽 데이터와의 차분인 쉬링크량을 구하고, 도 15b와 같이 윤곽 데이터와 아울러 벡터 상에 표시해도 좋다. 이 표시 방법에서는, 쉬링크 보정량이 작은 경우, 화살표의 길이를 일정한 비율로 확대하여 보기 쉽게 표시하는 것이 바람직하다. 혹은, 도 15c와 같이 특정한 윤곽선에 대해, 어느 윤곽점의 윤곽선의 단부로부터의 거리를 횡축, 그 윤곽점에 있어서의 쉬링크량을 종축에 플롯해도 좋다. 이 경우, 종축은 쉬링크량의 절대값이어도 좋고, 윤곽선의 법선 성분 등, 어떤 일정한 방향의 성분만 표시해도 좋다.

또한, 구한 쉬링크량이 미리 정한 허용값을 상회하고 있는 경우에는, 모니터(307)에 경고를 표시시키도록 해도 좋다. 또한, 쉬링크량이 허용값 이하가 되는 빔 조건을 탐색하고, 출력해도 좋다.

이상의 방법을 사용함으로써, SEM 화상을 취득한 경우의 패턴 윤곽이나, 쉬링크량을, 실제로 SEM 화상을 취득하지 않고 구하는 것이 가능해져, 큰 쉬링크가 발생하는 리스크를 사전에 파악하거나, 회피하거나 하는 것이 가능해진다. 또한, 얻어진 SEM 상에 대해, 특정한 패턴의 위치를 구하는 매칭 처리 등의 화상 처리를 행하는 경우, 미리 정확한 패턴 형상을 상정할 수 있으므로, 정밀도가 높은 화상 처리 알고리즘을 구축하는 것이 가능해진다.

<제6 실시예>

본 발명에 따른 제6 실시예는, 쉬링크에 의한 단면 형상의 변화를 추정해 보정하는 실시예이다. 또한, 제1 내지 제5 실시예 중 어느 하나에 기재되고 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.

본 실시예에 대해, 도 16을 사용해서 설명한다.

이 실시예는, 제1, 제5 실시예에서 사용한 도 1의 부호 101, 103에 나타낸 바와 같은 패턴 윤곽 데이터 대신에, 도 1의 부호 102, 104에 나타낸 바와 같은 단면 형상 데이터를 사용한다. 이에 의해, 쉬링크 이후 단면 형상 데이터로부터의 쉬링크 이전 단면 형상의 복원이나, 쉬링크 이전 단면 형상 데이터로부터 쉬링크 이후 단면 형상의 예측이 가능해진다. 도 16은, 쉬링크 이전 이후의 단면 형상의 모식도이며, 부호 1601이 쉬링크 이후 단면 형상, 부호 1602가 쉬링크 이전 단면 형상이다.

단면 형상 데이터로서는, 단면 TEM, 단면 STEM(Scanning Transmission Electron Microscope), 단면 SEM, AFM(Atomic Force Microscope) 등에 의한 실측 결과를 사용해도 좋고, 리소그래피 시뮬레이터 등의 계산 결과를 사용해도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 시료 내에서의 입사 전자선의 산란의 시뮬레이션 등을 사용해서, 시료의 어떤 부분에 어느 정도, 전자선에 의한 데미지가 발생했는지를 고려하여, 쉬링크량을 계산하면, 더 고정밀도인 추정이 가능하다.

<제7 실시예>

본 발명에 따른 제7 실시예는, SEM 화상으로부터 윤곽을 추출할 때, 쉬링크에 의한 단면 형상의 변화를 고려하여, 윤곽 추출의 알고리즘을 수정하는 실시예이다. 또한, 제1 내지 제6 실시예 중 어느 하나에 기재되고 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.

본 실시예에 대해, 도 17 내지 도 19를 사용해서 설명한다.

도 17은, 본 실시예에 따른 정보 처리의 흐름도이다.

도 18은, 이 흐름도를 실시할 때에 바람직한, 화상 처리 장치(데이터 처리 장치)의 개략 전체 구성도의 일례이다. 제1 실시예에서, 도 3에 도시한 장치와 중복되는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 사용해서 나타내고 있고 설명은 생략한다. 본 장치에는, 도 3의 구성 요소 외에, 메모리(313)를 구비한 최적 윤곽 추출 조건 연산부(312)로 구성된다.

이하, 도 17의 흐름도를 따라서 설명한다.

스텝 S1701에서는, 계측하고자 하는 시료의 쉬링크 이전 입체 형상 데이터를 입력하고, 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장한다. 입체 형상 데이터는, SEM 관찰하고자 하는 시료의 3차원 형상 데이터일 필요가 있고, 리소그래피 시뮬레이터에 의해 예측되는 형상을 사용하는 것이 바람직하다. 혹은, AFM, 단면 TEM, 단면 SEM 등을 사용해서 계측한 입체 형상이나, 계산, 실측 결과를 조합해서 추정한 입체 형상이어도 좋다.

스텝 S1702, S1703, S1704는, 제1 실시예에서 설명한 스텝 S203, S204, S205, 혹은, 제5 실시예에서 설명한 S1402, S1403, S1404와 마찬가지이다. 단, 패턴부나 기초부의 높이는, 스텝 S1701에서 읽어들인 입체 형상 데이터에 포함되므로, 이들의 스텝에서 지정하지 않아도 좋다.

스텝 S1705에서는, 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장된, 쉬링크 이전 입체 형상 데이터, 패턴부의 쉬링크 파라미터, 기초부의 쉬링크 파라미터, 빔 조건을 사용해서, 쉬링크 이후 입체 형상을 산출하고, 최적 윤곽 추출 조건 연산부(312) 내의 메모리(313)에 저장한다. 이 연산에서 사용하는 알고리즘으로서, 기초 재료의 영향을 고려해서 쉬링크 이후 입체 형상을 추정하는 알고리즘이면 임의의 알고리즘을 사용할 수 있지만, 제1, 제5 실시예에서 예시한 알고리즘과 마찬가지인 예를 이하에 기술한다.

하나의 예는, 탄성체 시뮬레이션을 사용하는 방법이다. 이 알고리즘에서는, 패턴부 및 기초부의 쉬링크 파라미터로서, 전자선 조사량에 대한 체적 변화율과 탄성률을 사용한다. 우선, 입체 형상 데이터로부터, 기초를 포함한 시료 형상의 메쉬 데이터를 작성한다. 다음에, 빔 조건 데이터로부터, 각 메쉬에 대한 전자선 조사량을 계산하고, 단위 체적당의 전자선 조사량에 대한 체적 변화율을 사용해서 쉬링크에 의한 체적 변화를 구한다. 그 체적 변화가 발생한 결과, 각 메쉬에서 발생하는 탄성 에너지를, 탄성률을 사용해서 계산한다. 그 후, 전체의 탄성 에너지의 총합이 최소가 되도록, 각 메쉬 위치를 최적화한다. 최적화 후의 패턴의 입체 형상이, 쉬링크 이후 입체 형상이다.

또한, 다른 예로서는, 강체적인 모델을 사용하는 방법이 있다. 이 알고리즘에서는 재료 파라미터로서, 전자선 조사량에 대한 체적 변화율과, 쉬링크량의 적산 범위를 사용한다. 전술한 예와 마찬가지로, 우선, 기초를 포함한 시료 형상의 메쉬 데이터를 작성한다. 다음에, 각 메쉬에 대해, 쉬링크에 의한 체적 변화를 산출하고, 메쉬 치수의 변화량을 구한다. 그 후, 쉬링크량의 적산 범위에 포함되는 메쉬의 치수 변화량을 적산하여, 패턴의 각 장소에서의 추정 쉬링크량을 구하고, 입체 형상 데이터로부터 추정 쉬링크량을 차감하여, 쉬링크 이후 입체 형상을 구한다.

스텝 S1706에서는, 최적 윤곽 추출 조건 연산부(312)에 의해, 메모리(313)에 저장된 쉬링크 이후 입체 형상을 사용해서, 윤곽 추출 시의 최적 파라미터를 결정하고, 윤곽 추출 연산부(303) 내의 메모리(305)에 저장한다.

윤곽 추출 시의 최적 파라미터의 결정 방법에 대해, 그 방법의 일례를 이하에 기술한다.

도 4에서 설명한 바와 같은, 통상 사용되는 윤곽점 추출 방법에서는, 화소의 휘도가 기준값의 휘도(404)가 되는 위치(405)가 윤곽점 위치로서 검출되지만, 패턴의 단면 형상이 다르면, 이 방법에 의해 검출한 윤곽점 위치의 실제의 패턴에 있어서의 높이는 다르다. 즉, 일정한 패턴 높이의 등고선을 윤곽선으로서 구하고자 하는 경우에는, 전술한 방법에서는 올바른 윤곽선이 구해지지 않는다.

본 스텝에서는, 도 19에 도시한 바와 같이, 메모리(313)에 저장된 쉬링크 이후 입체 형상으로부터, 윤곽점 추출을 행하는 개소의 단면 형상(1901)을 구하고, 그 단면 형상에 대해 SEM 화상을 취득한 경우의 신호 전자가 강도의 분포를 전자선의 산란 시뮬레이션 등을 사용해서 산출하고, 화상에서의 휘도의 프로파일(1902)을 추정한다. 이에 의해, 실제의 패턴에 있어서 윤곽선을 계측하고자 하는 높이의 위치(1903)에 대응하는, 휘도의 프로파일 상에서 위치(1904)를 알 수 있다. 이 위치의 휘도가 기준값이 되는 기초부의 휘도의 최소값과 최대값의 배분 비율이, 최적 윤곽 추출 조건이다. 이와 같은 최적 윤곽 추출 조건을, 윤곽을 계측하는 개소 각각에 대해 결정한다.

스텝 S1707에서는, 계측하고자 하는 시료를 촬영한 SEM 화상 데이터를 입력하고, 윤곽 추출 연산부(303)의 메모리(305)에 저장한다.

스텝 S1708에서는, 메모리(305)에 저장된, 최적 윤곽 추출 조건과 SEM 화상 데이터를 사용해서, 윤곽 추출 연산부(303)에 의해 시료의 윤곽을 추출하고, 출력한다. 도 20은 최적 윤곽 추출 조건이 20:80, 즉 휘도 프로파일(2001)에 있어서의 최대값(2002)의 값과 기초부의 휘도의 최소값(2003)의 값과의 배분 비율이 20:80의 값이 기준값이 되는 경우의 예이며, 이 경우, 휘도 기준값(2004)이 되는 위치(2005)를 윤곽점이 위치로서 검출한다. 각 계측 개소에서, 마찬가지의 방법을 사용함으로써, 구하고자 하는 패턴 높이 위치의 윤곽을 추출할 수 있다.

이상의 방법에 의해, 쉬링크에 의한 단면 변형도 고려한 윤곽 추출이 가능해져, 원하는 패턴 높이에서의 윤곽선을 얻는 것이 가능하다.

또한, 이 방법에 의해 얻어지는 윤곽선은 쉬링크 이후 윤곽선이며, 계속해서 제1, 제2 실시예를 실시함으로써, 쉬링크 이전 윤곽선을 고정밀도로 구하는 것이 가능해진다.

<제8 실시예>

본 발명에 따른 제8 실시예는, 제1 내지 제7 실시예에서 사용하는 재료 파라미터를 구하는 실시예이다. 이 실시예에서는, 복수의 패턴에 대해 쉬링크량을 실제로 계측하고, 쉬링크량 추정에 있어서 실측과 일치하는 값이 얻어지도록, 재료 파라미터를 조정한다. 또한, 제1 내지 제7 실시예 중 어느 하나에 기재되고 본 실시예에 미기재의 사항은 특별한 사정이 없는 한 본 실시예에도 적용할 수 있다.

복수의 패턴이란, 예를 들어 선 폭이 다른 라인 형상이나 홀 형상, 혹은, 다른 주기로 배치된 라인 형상이나 홀 형상의 패턴이, 고정밀도인 파라미터 결정에는 바람직하지만, 복수의 임의의 형상의 패턴에 대해서도 적용할 수 있다.

본 실시예에 대해, 도 21, 도 22를 사용해서 설명한다.

도 21은, 본 실시예에 따른 정보 처리(재료 파라미터의 조정ㆍ등록)의 흐름도이다.

도 22는, 이 흐름도를 실시할 때에 바람직한, 화상 처리 장치(데이터 처리 장치)의 개략 전체 구성도의 일례이다. 제1 실시예에서, 도 3에 도시한 장치와 중복되는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 사용해서 나타내고 있고 설명은 생략한다. 본 장치에는, 도 3의 구성 요소 외에, 메모리(315)를 구비한 쉬링크 계측 연산부(314) 및 메모리(317)를 구비한 쉬링크 비교 연산부(316)로 구성된다.

이하, 도 21의 흐름도를 따라서 설명한다.

스텝 S2101에서는, 재료 파라미터를 결정하고자 하는 재료로 이루어지는 패턴의 동일한 개소에 대해, 연속해서 촬상한 복수매의 SEM 화상을 읽어들여, 화상 보존부(301)에 보존하고, 또한, 쉬링크 계측 연산부(314)의 메모리(315)에 저장한다. 또한, 보다 고정밀도인 파라미터 결정을 위해서는, 1매의 SEM 화상을 취득할 때의 전자선 조사량을 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 유사한 형상의 패턴이 있는 다른 개소를 촬상하고, 평균화한 SEM 화상을 사용함으로써, 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.

스텝 S2102에서는, 쉬링크 계측 연산부(314)에 의해, 메모리(315)에 저장된 SEM 화상끼리를 비교하여, 쉬링크량을 계측하고, 얻어진 쉬링크 실측값을 쉬링크 비교 연산부(316)의 메모리(317)에 저장한다. 쉬링크 계측 방법은 쉬링크 이전 이후의 계측 데이터를 비교하여, 패턴의 쉬링크량을 산출하는 알고리즘이면 임의의 방법을 적용할 수 있지만, 예를 들어 다음에 기술하는 방법이 있다. 윤곽선을 추출하여, 쉬링크 이전 이후에서의 윤곽선의 간격을 각 윤곽점에 대해 계측하는 방법, 라인 패턴이나 홀 패턴 등의 경우에는, 치수값의 변화량을 구하는 방법이 있다. 또한, 3매 이상의 SEM 화상을 사용하는 경우에는, 화상 촬상 횟수나 빔 조사량과 쉬링크량의 변화량과의 관계를 근사하는 방법을 사용해도 좋다.

스텝 S2103에서는, 미리 설정한 다양한 형상의 패턴을 촬상한 SEM 화상 모두에 대해, 쉬링크량 실측을 종료하였는지 여부를 판정하고, 종료하지 않은 경우는 스텝 S2101로 복귀된다.

스텝 S2104에서는, 재료와 기초의 쉬링크 파라미터로서 초기 파라미터를 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장한다. 초기 파라미터는, 미리 설정한 고정값이어도 좋고, 도 5a와 같이 모니터(307)가 접속되어 있는 경우에는, 이에 입력 화면을 표시시켜 조작자에게 입력시켜도 좋다. 혹은, 스텝 S2102에서 얻어진 쉬링크량으로부터 추정 가능한 경우는, 그 추정값을 사용해도 좋다.

스텝 S2105에서는, 화상 보존부(301)에 보존된 SEM 화상 중 하나에 대해, 쉬링크량을 추정하고, 쉬링크 추정값을 쉬링크 비교 연산부(316)의 메모리(317)에 저장한다. 구체적인 쉬링크량의 추정 방법은, 이하에 기술한다.

우선, 대상이 되는 SEM 화상에 대해, 제1 실시예의 스텝 S202를 실행하여 윤곽 데이터를 산출하여, 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장한다. 또한, 패턴부와 기초부의 높이 및 빔 조건을 지정하고, 메모리(306)에 저장한다. 이것은 제1 실시예의 스텝 S203, S204, S205에서 기술한 방법과 마찬가지의 방법에 의해 행하면 좋다. 단, 빔 조건에 대해서는, 스텝 S2102에서 비교한 SEM 화상의 빔 조건의 차분을 지정한다. 예를 들어, 비교한 화상이, 동일한 장소를 연속 촬상한 1매째의 SEM 화상과 2매째의 SEM 화상인 경우에는, 그 차분, 즉 1매의 SEM 화상 취득분의 빔 조건을 지정한다.

그 후, 쉬링크 연산부(304) 내의 메모리(306)에 저장된 윤곽 데이터, 패턴부의 쉬링크 파라미터, 패턴부의 높이, 기초부의 쉬링크 파라미터, 기초부의 높이, 빔 조건을 사용해서, 쉬링크 이전 윤곽을 산출하고, 쉬링크 이후 윤곽 데이터와의 차로부터, 각 윤곽점에 있어서의 쉬링크량을 구한다.

혹은, 스텝 S2102에서 치수값의 변화량으로부터 쉬링크량을 계측한 경우에는, 산출한 쉬링크 이전 윤곽과, 쉬링크 이후 윤곽 각각에 대해, 제2 실시예의 스텝 S807에 기술한 방법 등을 사용해서 치수값을 구해, 그 차를 쉬링크량으로 한다.

스텝 S2106에서는, 미리 설정한 다양한 형상의 패턴을 촬상한 SEM 화상 모두에 대해, 쉬링크량의 추정을 종료하였는지 여부를 판정하고, 종료하지 않은 경우는 스텝 S2105로 복귀된다.

스텝 S2107에서는, 쉬링크 비교 연산부(316)를 사용해서, 메모리(317)에 저장되어 있는 쉬링크 실측값과 쉬링크 추정값을, 미리 설정한 다양한 형상의 패턴에 모두에 대해 비교하고, 오차가, 미리 정한 임계값 이하이면, 스텝 S2109로 진행하고, 임계값을 초과하는 경우에는 스텝 S2108로 진행한다. 여기서, 오차로서는, 각 패턴의 각 윤곽점에 있어서의 오차의 평균값을 사용해도 좋고, 그 밖의 통계 처리에 의해 얻어진 값을 사용해도 좋다.

스텝 S2108에서는, 쉬링크 파라미터를 수정한다. 수정의 알고리즘은 뉴턴법 등 기존의 방법을 사용하면 좋다.

스텝 S2109에서는, 얻어진 쉬링크 파라미터를 재료 파라미터 보존부(302)에 기록한다.

이상의 방법에 의해, 제1 내지 제7 실시예에서 사용하는 재료 파라미터를 결정할 수 있다.

또한, 상기의 방법에 의해 패턴 재료, 기초 재료의 양쪽의 파라미터를 결정해도 좋고, 한쪽의 파라미터에 대해서는 이미 등록되어 있는 것을 사용해서, 남는 한쪽의 파라미터를 새롭게 결정해도 좋다.

또한, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것도 가능하고, 또한, 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가ㆍ삭제ㆍ치환을 하는 것이 가능하다.

101 : 라인 형상의 시료를 상방에서 보았을 때의 모식도
102 : 라인 형상의 시료의 단면의 모식도
103 : 홀 형상의 시료를 상방에서 보았을 때의 모식도
104 : 홀 형상의 시료의 단면의 모식도
105 : 패턴부
106 : 기초부
107 : 패턴부
108 : 기초부
109 : 패턴부
110 : 기초부
111 : 패턴부
112 : 기초부
113 : 패턴부
114 : 기초부
115 : 패턴부
116 : 기초부
301 : 화상 보존부
302 : 재료 파라미터 보존부
303 : 윤곽 추출 연산부
304 : 쉬링크 연산부
305 : 윤곽 추출 연산부의 메모리
306 : 쉬링크 연산부의 메모리
307 : 모니터
308 : 설계 데이터의 데이터베이스
309 : 치수 계측 연산부
310 : 치수 계측 연산부의 메모리
311 : 대전 보정 데이터 보존부
312 : 최적 윤곽 추출 조건 연산부
313 : 최적 윤곽 추출 조건 연산부의 메모리
314 : 쉬링크 계측 연산부
315 : 쉬링크 계측 연산부의 메모리
316 : 쉬링크 비교 연산부
317 : 쉬링크 비교 연산부의 메모리
401 : 휘도 프로파일
402 : 휘도의 최대값
403 : 기초부의 휘도의 최소값
404 : 휘도의 기준값
405 : 윤곽 검출 위치
701 : 쉬링크 이전 윤곽
702 : 쉬링크 이후 윤곽
1001 : 패턴부
1002 : 윤곽선
1003 : 전자선 조사 위치의 이동 방향
1004 : 전자선 조사 위치의 이동 방향
1101 : 대전의 영향이 없는 경우의 휘도 프로파일
1102 : 대전의 영향이 있는 경우의 휘도 프로파일
1103 : 휘도의 최대값
1104 : 기초부의 휘도의 최소값
1105 : 휘도의 기준값
1106 : 윤곽 검출 위치
1107 : 패턴부의 휘도의 최소값
1301 : 전자원
1302 : 전자 빔
1303 : 편향기
1304 : 대물 렌즈
1305 : 스테이지
1306 : 시료
1307 : 2차 전자
1308 : 검출기
1309 : 장치 제어부
1310 : 윤곽 보정 연산부
1501 : 설계상의 패턴 윤곽 등
1502 : 쉬링크 이후 윤곽
1601 : 쉬링크 이후 단면 형상
1602 : 쉬링크 이전 단면 형상
1901 : 단면 형상
1902 : 추정 휘도 프로파일
1903 : 단면 형상에 있어서의 윤곽선 계측 높이에 대응하는 위치
1904 : 휘도 프로파일에 있어서의 윤곽선 계측 높이에 대응하는 위치
2001 : 휘도 프로파일
2002 : 휘도의 최대값
2003 : 기초부의 휘도의 최소값
2004 : 휘도의 기준값
2005 : 윤곽 검출 위치

Claims (18)

1. 기초의 상방에 상기 기초의 재료와는 다른 재료로 패턴이 형성된 시료에 하전 입자선을 조사해서 상기 패턴을 계측하는 계측 방법으로서,
   상기 시료에 대해 상기 하전 입자선을 조사 중에, 혹은 조사한 후에 취득한, 상기 시료의 패턴 형상을 포함하는 데이터를 준비하는 스텝과,
   상기 시료의 패턴부의 쉬링크에 관한 파라미터를 준비하는 스텝과,
   상기 시료의 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터를 준비하는 스텝과,
   상기 하전 입자선을 상기 시료에 조사할 때의 빔 조건을 준비하는 스텝과,
   상기 패턴 형상을 포함하는 데이터와, 상기 패턴부의 쉬링크에 관한 파라미터와, 상기 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터와, 상기 빔 조건을 사용해서, 상기 시료에 대해 상기 하전 입자선을 조사하기 전의 상기 시료의 패턴 형상, 혹은 치수를 산출하는 스텝
   을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 패턴은, 레지스트에 의해 형성되어 있는 패턴이며,
   상기 시료에 대해 상기 하전 입자선을 조사하기 전의 상기 시료의 패턴 형상, 혹은 치수는, 상기 패턴의 쉬링크 이전의 형상, 혹은 치수인 것을 특징으로 하는 계측 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 패턴의 쉬링크량을 표시하는 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 패턴의 쉬링크량이 규정된 값을 초과하는지 여부를 판정하는 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 패턴부나 상기 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터를 준비하는 스텝은, 복수의 재료에 관한 쉬링크 파라미터를 보존한 데이터베이스를 이용하는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 시료에 대해 상기 하전 입자선을 조사 중에, 혹은 조사한 후에 취득한, 시료의 패턴 형상을 포함하는 데이터는, 상기 시료에 대해 전자 현미경을 사용해서 취득한 전자 현미경 화상, 혹은, 상기 전자 현미경 화상으로부터 추출한 윤곽선 데이터인 것을 특징으로 하는 계측 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 패턴 형상은, 상기 패턴의 단면 형상인 것을 특징으로 하는 계측 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 시료의 패턴 형상을 포함하는 데이터를 준비하는 스텝은, 상기 시료의 대전에 기인하는 상기 패턴 형상, 혹은 치수의 오차를 보정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 시료의 대전에 기인하는 형상, 혹은 치수의 오차를 보정하는 스텝에서, 화상 휘도의 프로파일의 비대칭성을 이용하는 알고리즘을 사용하는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 패턴부의 쉬링크에 관한 파라미터와 상기 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터는, 복수의 선 폭이 다른 라인 패턴에 있어서의 쉬링크량으로부터 결정되는 파라미터인 것을 특징으로 하는 계측 방법.
11. 기초의 상방에 상기 기초의 재료와는 다른 재료로 패턴이 형성된 시료의 상기 패턴 형상의 정보를 포함하는 데이터를 처리하는 데이터 처리 장치로서,
    화상 보존 수단과, 재료 파라미터 보존 수단과, 쉬링크 연산부를 구비하고,
    상기 화상 보존 수단은, 상기 시료를 촬영한 화상 데이터를 보존하는 것이며,
    상기 재료 파라미터 보존 수단은, 상기 시료의 패턴부의 쉬링크 파라미터 및 상기 시료의 기초부의 쉬링크 파라미터를 보존하는 것이며,
    상기 쉬링크 연산부는, 상기 화상 데이터와, 상기 패턴부의 쉬링크 파라미터와, 상기 기초부의 쉬링크 파라미터를 사용해서, 상기 시료에 대해 하전 입자선을 조사하기 전의 패턴 형상, 혹은, 상기 시료에 대해 하전 입자선을 조사한 후의 패턴 형상을 산출하는 것인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
12. 제11항에 기재된 데이터 처리 장치와,
    전자원과, 상기 전자원으로부터 방출된 전자를 상기 시료에 조사하기 위한 광학계와, 상기 시료로부터 방출되는 전자를 검출하는 검출기와, 이들을 제어하는 장치 제어부를 구비하고,
    상기 데이터 처리 장치는, 상기 시료에 대해 전자선을 조사하기 전의 패턴 형상, 혹은, 상기 시료에 대해 전자선을 조사한 후의 패턴 형상을 산출하는 것인 것을 특징으로 하는 전자 현미경.
13. 제12항에 있어서,
    상기 화상 데이터는, 상기 시료를 전자선 현미경에 의해 관찰함으로써, 취득한 전자 현미경의 화상 데이터이며,
    상기 데이터 처리 장치는, 상기 전자 현미경의 화상 데이터로부터 윤곽 데이터를 추출하는 수단을 더 갖고,
    상기 쉬링크 연산부는, 상기 화상 데이터 대신에 상기 윤곽 데이터를 사용해서 상기 전자 현미경에 의한 관찰 전의 패턴 형상을 산출하는 것인 것을 특징으로 하는 전자 현미경.
14. 기초의 상방에 상기 기초의 재료와는 다른 재료로 패턴이 형성된 시료의 패턴을 계측하는 계측 방법으로서,
    상기 시료의 하전 입자선 조사 전의 패턴 데이터를 준비하는 스텝과,
    상기 시료 패턴부의 쉬링크에 관한 파라미터를 준비하는 스텝과,
    상기 시료 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터를 준비하는 스텝과,
    상기 시료를 하전 입자선을 사용해서 상기 패턴을 계측할 때의 빔 조건을 준비하는 스텝과,
    상기 하전 입자선 조사 전의 패턴 데이터와, 상기 패턴부의 쉬링크에 관한 파라미터와, 상기 기초부의 쉬링크에 관한 파라미터와, 상기 빔 조건을 사용해서, 상기 시료에 대해 상기 빔 조건의 하전 입자선을 조사해서 계측할 때에 얻어지는 패턴 형상, 혹은 치수를 산출하는 스텝
    을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 시료에 대해 상기 빔 조건의 하전 입자선을 조사해서 계측할 때에 발생하는 상기 패턴의 쉬링크량을 표시하는 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
16. 제14항에 있어서,
    상기 시료에 대해 상기 빔 조건의 하전 입자선을 조사해서 계측할 때에 발생하는 패턴의 쉬링크량이 규정된 값 이하가 되는 빔 조건을 탐색하는 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
17. 제14항에 있어서,
    상기 패턴 데이터는, 상기 패턴의 단면 형상의 데이터인 것을 특징으로 하는 계측 방법.
18. 제14항에 있어서,
    상기 시료에 대해 상기 빔 조건의 하전 입자선을 조사해서 계측할 때에 얻어지는 패턴 형상은, 상기 패턴의 입체 형상이며,
    상기 시료에 대해 전자 현미경을 사용해서 취득한 전자 현미경 화상을 입력하는 스텝과,
    상기 패턴의 입체 형상을 이용하여, 상기 전자 현미경 화상으로부터 상기 패턴의 형상을 추출하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.

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