[发明专利]图案测量装置及图案测量方法

说明书

提供一种图案测量装置，具备运算装置，该运算装置基于由带电粒子束装置得到的信号，对形成在试料上的图案的尺寸进行测定，所述运算装置具有：位置偏移量算出部，其根据以任意的射束倾转角获取到的图像，算出不同高度的两个图案之间的与晶片表面平行的方向的位置偏移量；图案倾斜量算出部，其通过预先求出的所述位置偏移量与所述图案的倾斜量的关系式，根据所述位置偏移量来算出所述图案的倾斜量；以及射束倾转控制量算出部，其控制射束倾转角，使得与所述图案的倾斜量一致，设定为算出的射束倾转角，再次获取图像而进行图案的测量。

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造工序中的测量技术，尤其涉及深孔、深槽等的图案测量技术。

背景技术

反复进行通过光刻处理及蚀刻处理将形成于光掩膜的图案转印到半导体晶片上的工序，由此来制造半导体装置。在半导体装置的制造过程中，光刻处理、蚀刻处理及其他的好坏、异物产生等，对半导体装置的成品率较大地造成影响。因此，为了早期或事先检测这样的制造过程中的异常或不良产生，在制造过程中进行半导体晶片上的图案的测量、检查，而在要求精度高的测量的情况下，广泛地进行基于扫描型电子显微镜(SEM)的测量。

近年来，微细化的进展变慢，另一方面，以3D-NAND为代表的基于三维化的高集成化的进展显著，不同的工序间的图案的重叠偏移以及较深的孔或槽的图案形状的测量需求提高。例如，报告有基于电子束装置的深孔或深槽的深度测定(专利文献1)、利用了多个检测器信号的不同工序间的重叠测量(专利文献2)。

在上述中，通过蚀刻工艺对深孔或深槽进行加工，但伴随着要加工的图案变深，所要求的加工精度变得严格。因此，在晶片面内对所加工的图案的垂直度、加工深度以及底部尺寸等进行测量并向蚀刻装置进行反馈变得重要。例如，在蚀刻器的状态不好的情况下，存在在晶片外周加工均匀性下降而倾斜地加工图案的情况。

另外，不限于半导体图案，已知如下技术：在利用扫描电子显微镜对立体形状进行观察测量时，使试料台或电子束倾斜，改变相对于试料的入射角度，在与从上表面的照射不同的多个图像使用所谓的立体观察，能够获得图案的高度、侧壁的角度等剖面形状、能够实现三维重构(专利文献3)。在该情况下，课题在于，试料和射束的设定角度精度对所得到的剖面形状或重构的三维形状的精度较大地造成影响，为此，实施高精度地进行角度校正(专利文献4)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-106530号公报

专利文献2：日本特许第5965819号公报(对应美国专利USP9,224,575)

专利文献3：日本特许第4689002号公报(对应美国专利USP6,452,175)

专利文献4：日本特许第4500653号公报(对应美国专利USP7,164,128)

发明内容

发明要解决的课题

随着通过器件的三维化而被加工的槽或孔的图案变得更深，蚀刻工艺的管理变得更为重要。

本发明的目的在于，准确地测量用于对蚀刻工艺进行反馈的信息，即，所加工的图案的底部尺寸、图案倾斜以及图案深度。

用于解决课题的手段

作为用于解决上述课题的一个方案，在本发明中，提供一种使用了电子射束的图案的测量装置，根据以任意的入射射束角获取到的图像，算出所蚀刻的图案的表面部与底部之间的与晶片表面平行的方向的位置偏移量，通过预先求出的所述入射射束和所述蚀刻图案的相对角度与所述位置偏移量的关系式，根据所述位置偏移量来算出图案倾斜量，按照以与蚀刻图案倾斜一致的方式设定的入射射束角再次获取图像而进行图案的测量。