[发明专利]图案测量装置和图案测量方法

说明书

本发明的目的在于提供一种与深槽、深孔的形成精度无关，能够高精度地测定槽底、孔底等的图案测量装置。因此，在本发明中，提供一种图案测量装置，其具备基于由带电粒子束装置得到的信号，测定在试样上形成的图案的尺寸的运算装置，上述运算装置根据基于对上述试样扫描带电粒子束而得到的检测信号，求出图案的第1部分与位于与该第1部分不同高度位置的第2部分之间的偏移以及上述图案的尺寸值，使用根据该检测信号求出的偏移以及表示上述图案的尺寸与上述偏移之间的关系的关系信息，修正上述图案的尺寸值。

技术领域

本发明涉及测量在半导体器件上形成的图案的装置及其方法，特别是涉及对深孔、深槽等纵横比大的图案进行测量的装置及其方法。

背景技术

在半导体器件的制造中，近年来，微细化的进展缓慢，依赖于微细化的集成化变得困难。另一方面，对于高集成化的期望较高，作为微细化的替代构造的三维化正不断进展。另外，对于器件的三维化来说，不同层之间的重叠误差、深的槽或孔的尺寸成为重要的评价项目。例如，在所谓的3D－NAND那样的层叠器件中，为了实现高集成化而使增加层数，作为整个器件处于变厚的趋势。

另一方面，作为用于对微细化与三维化进展的半导体器件进行测量的装置，已知扫描电子显微镜。但是，在较深的槽或孔的测量中，信号电子从图案底部的脱离较少，与表面的测量相比处于精度降低的趋势。因此，已知有使用具有穿透上层与下层的能量的电子来对重叠进行测定的测定方法(专利文献1、2)。另外，在深槽孔的深度测定中也使用电子束的测量装置(专利文献3)。

为了形成上述较深的孔、槽而使用蚀刻加工，为了正确地形成形状，蚀刻工序的控制尤为重要。深槽、深孔包含有深度相对于开口尺寸的比(aspect ratio纵横比)为10以上的图案。在槽孔的蚀刻中，垂直加工的晶圆面内的均匀性被要求为较高的等级，测量面内分布并向蚀刻装置进行反馈是提高成品率的关键。特别是，膜厚较厚，作为结果成为高纵横比的图案存在在晶圆的外周部加工均匀性降低的趋势，存在倾斜加工的情况。

不局限于半导体图案，已知在通过扫描电子显微镜观察测量立体形状时，使试样台或者电子束倾斜，改变相对于试样的入射角度，在与从上表面照射时不同的多个图像中使用所谓的立体观察，能够进行图案的高度、侧壁的角度等截面形状以及三维重建的波束倾斜测量(专利文献4)。试样与波束的设定角度精度对于所获得的截面形状、重建的三维形状的精度产生较大影响，这成为课题，因此，要执行高精度地进行角度校正的动作(专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5722719号公报(对应美国专利USP9,046,475)

专利文献2：日本特开2014－86393号公报(对应美国专利USP9,224,575)

专利文献3：日本特开2015－106530号公报

专利文献4：日本专利第4689002号公报(对应美国专利USP6,452,175)

专利文献5：日本专利第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

若深孔、深槽的纵横比增大，则从深孔、深槽的底部释放出的电子的检测效率降低。另外，根据发明人的研究，可知不仅检测效率降低，还存在高纵横化所引起的不同的测量精度降低因素。从试样表面的垂线方向观察，希望深孔、深槽图案的上部与底部的中心一致，但纵横比越大，则越难以进行适当的加工。而且，发明人新发现了上部与底部之间的位置偏移对底部的测量精度产生影响，并且该影响具有某种趋势。专利文献1～5中说明了用于进行三维构造的试样的观察、测定的各种方法，但完全未提及消除由于图案的上部与底部的偏移所引起的测量精度降低的方法。