[發明專利]圖案測量裝置及圖案測量方法

有效

• 申請號: 201780094300.2
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN111094891B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 山本琢磨;太田洋也;谷本憲史;安部悠介;田盛友浩;野尻正明
• 申請（專利權）人: 株式會社日立高新技術
• 主分類號: G01B15/00
• 分類號: G01B15/00;G01N23/2251;H01L21/66
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李國華

提供一種圖案測量裝置，具備運算裝置，該運算裝置基于由帶電粒子束裝置得到的信號，對形成在試料上的圖案的尺寸進行測定，所述運算裝置具有：位置偏移量算出部，其根據以任意的射束傾轉角獲取到的圖像，算出不同高度的兩個圖案之間的與晶片表面平行的方向的位置偏移量；圖案傾斜量算出部，其通過預先求出的所述位置偏移量與所述圖案的傾斜量的關系式，根據所述位置偏移量來算出所述圖案的傾斜量；以及射束傾轉控制量算出部，其控制射束傾轉角，使得與所述圖案的傾斜量一致，設定為算出的射束傾轉角，再次獲取圖像而進行圖案的測量。

技術領域

本發明涉及半導體器件的制造工序中的測量技術，尤其涉及深孔、深槽等的圖案測量技術。

背景技術

反復進行通過光刻處理及蝕刻處理將形成于光掩膜的圖案轉印到半導體晶片上的工序，由此來制造半導體裝置。在半導體裝置的制造過程中，光刻處理、蝕刻處理及其他的好壞、異物產生等，對半導體裝置的成品率較大地造成影響。因此，為了早期或事先檢測這樣的制造過程中的異?；虿涣籍a生，在制造過程中進行半導體晶片上的圖案的測量、檢查，而在要求精度高的測量的情況下，廣泛地進行基于掃描型電子顯微鏡(SEM)的測量。

近年來，微細化的進展變慢，另一方面，以3D-NAND為代表的基于三維化的高集成化的進展顯著，不同的工序間的圖案的重疊偏移以及較深的孔或槽的圖案形狀的測量需求提高。例如，報告有基于電子束裝置的深孔或深槽的深度測定(專利文獻1)、利用了多個檢測器信號的不同工序間的重疊測量(專利文獻2)。

在上述中，通過蝕刻工藝對深孔或深槽進行加工，但伴隨著要加工的圖案變深，所要求的加工精度變得嚴格。因此，在晶片面內對所加工的圖案的垂直度、加工深度以及底部尺寸等進行測量并向蝕刻裝置進行反饋變得重要。例如，在蝕刻器的狀態不好的情況下，存在在晶片外周加工均勻性下降而傾斜地加工圖案的情況。

另外，不限于半導體圖案，已知如下技術：在利用掃描電子顯微鏡對立體形狀進行觀察測量時，使試料臺或電子束傾斜，改變相對于試料的入射角度，在與從上表面的照射不同的多個圖像使用所謂的立體觀察，能夠獲得圖案的高度、側壁的角度等剖面形狀、能夠實現三維重構(專利文獻3)。在該情況下，課題在于，試料和射束的設定角度精度對所得到的剖面形狀或重構的三維形狀的精度較大地造成影響，為此，實施高精度地進行角度校正(專利文獻4)。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2015-106530號公報

專利文獻2：日本特許第5965819號公報(對應美國專利USP9,224,575)

專利文獻3：日本特許第4689002號公報(對應美國專利USP6,452,175)

專利文獻4：日本特許第4500653號公報(對應美國專利USP7,164,128)

發明內容

發明要解決的課題

隨著通過器件的三維化而被加工的槽或孔的圖案變得更深，蝕刻工藝的管理變得更為重要。

本發明的目的在于，準確地測量用于對蝕刻工藝進行反饋的信息，即，所加工的圖案的底部尺寸、圖案傾斜以及圖案深度。

用于解決課題的手段

作為用于解決上述課題的一個方案，在本發明中，提供一種使用了電子射束的圖案的測量裝置，根據以任意的入射射束角獲取到的圖像，算出所蝕刻的圖案的表面部與底部之間的與晶片表面平行的方向的位置偏移量，通過預先求出的所述入射射束和所述蝕刻圖案的相對角度與所述位置偏移量的關系式，根據所述位置偏移量來算出圖案傾斜量，按照以與蝕刻圖案傾斜一致的方式設定的入射射束角再次獲取圖像而進行圖案的測量。