[发明专利]具有测长功能的扫描型电子显微镜以及试样尺寸测长方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有对试样照射电子束来进行试样的观察或测长的测长功能的扫描型电子显微镜以及试样尺寸测长方法。

背景技术

在半导体装置的制造工艺中，由电子显微镜等的电子束装置来进行试样的观察和图案线宽等的测定。在由电子束装置进行的试样的观察或测定中，在观察的部分一边照射电子束一边进行扫描，将二次电子等的电子量转换成亮度，作为图像显示在显示装置上。

这样，在观察或测定试样时照射电子束，由于该电子束的照射产生试样表面带电的现象。也就是说，由于入射到试样上的带电粒子与试样发射出的带电粒子之间具有的电荷差，照射面带电为正或负。随着试样表面的带电电位，发射出的二次电子被加速或被拉回试样，二次电子发射的效率发生变化。结果，存在所检测的电子量不稳定的问题。

针对这样的问题，在专利文献1中公开了一种减轻电路图案的损坏和带电而测定电路图案的尺寸的方法。

如上所述，在电子束装置的试样观察中产生了试样带电的现象，但是例如像晶片这样能够电连接试样的情况下，可以通过使电连接的晶片上的导体接地来放电，因此能够减少试样的带电，在实用上不存在问题。

但是，例如在布线的制造工序结束的状态下，有时在玻璃基板上存在孤立的导体布线部，或者玻璃基板上的导体布线存在疏或密的部分。

在使用电子束装置来测定像这样形成在半导体晶片或光掩模上的图案时，测定对象表面的电位分布取决于测定对象图案的形状、布线宽度、材料、膜厚等而发生变化。例如，即使是布线宽度相同的图案，由于图案形成间隔的疏密不同，表面电位的分布也不同。具体而言，图案的形成间隔越密，图案的表面电位越为强电位。因此，会发生随着测定对象图案的线宽变粗、尺寸误差变大的现象。

这样，发生取决于布线宽度等而电荷量局部不同的带电。由于该带电的影响，一次电子束被偏转并且测长倍率发生改变，产生尺寸测定误差。

专利文献1：日本特开平10-213427号公报

发明内容

本发明是鉴于现有技术的问题而完成的，其目的在于提供能够减少由测定对象的材料或图案形状等引起的测长值的变动并提高测长精度的、具有测长功能的扫描型电子显微镜以及试样尺寸测定方法。

上述问题通过具有测长功能的扫描型电子显微镜来解决，其特征在于，该扫描型电子显微镜具有：电子枪，其发射电子束；测定对象区域设定部，其设定形成在试样上的图案的测定区域；存储部，其记录所述指定的测定区域；束闸部，其根据所述测定区域来控制所述电子束的照射；以及控制部，其从所述存储部提取所述指定的测定区域，对于该测定区域以外的区域，由所述束闸部来阻断所述电子束，对于该测定区域，使通过了所述束闸部的所述电子束照射在所述试样上来取得该测定区域的图像，并进行所述图案的测长。

也可以是，在上述具有测长功能的扫描型电子显微镜中，所述测定区域是一对测定区域，各测定区域的面积相等。

在本发明的具有测长功能的扫描型电子显微镜中，指定需要测定的部分，对该部分照射电子束来取得SEM图像。此外，在例如线型图案的情况下，需要测定的指定范围是分别包含相对的边缘的一对区域，并指定成各区域的面积相等。

这样，可以通过仅对面积相等的一对需要测定的部分照射电子束，来使照射的电子束量相同。因此，不存在因照射指定范围以外的其他部分而引起的试样表面的电位上升，能够不受图案形状的影响而进行高精度的测长。

此外，在上述具有测长功能的扫描型电子显微镜中，所述束闸部具有静电电极和电子束控制板，该电子束控制板具有开口部，所述控制部可以对所述电子束进行扫描，对于所述测定区域，不对所述静电电极施加电压而使所述电子束通过所述开口部，从而使电子束照射在所述试样上；对于所述测定区域以外的区域，对所述静电电极施加电压而使所述电子束照射在所述电子束控制板上，从而进行阻断。

所述控制部也可以参照保存在所述存储部中的表示所述测定区域的坐标数据，在对所述静电电极施加电压来阻断所述电子束的状态下使照射位置偏转到所述测定对象区域之后，断开对所述静电电极施加的电压，使所述电子束仅照射在所述测定区域内。

在本发明的具有测长功能的扫描型电子显微镜中，电子束的扫描可以利用光栅扫描或矢量扫描中的任何一种。在使用矢量扫描的情况下，移动到需要测定的部分而照射电子束，因此与光栅扫描相比大幅缩短了测定时间。