JP2003100828A - 微細パターン検査装置、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理装置、微細パターン検査方法、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

微細パターン検査装置、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理装置、微細パターン検査方法、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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JP2003100828A JP2001296275A JP2001296275A JP2003100828A JP 2003100828 A JP2003100828 A JP 2003100828A JP 2001296275 A JP2001296275 A JP 2001296275A JP 2001296275 A JP2001296275 A JP 2001296275A JP 2003100828 A JP2003100828 A JP 2003100828A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度でかつ高速で微細パターンを検査する
装置、方法、およびＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置、管理
方法を提供する。 【解決手段】 コンピュータ１２０とメモリＭＲ１，２
とを備え、ＣＤ−ＳＥＭ装置１１０および断面ＳＥＭ装
置に接続されてパターンの二次電子信号と断面形状デー
タとをそれぞれ受け取る微細パターン検査装置１０を用
い、被検査パターンが形成される基板と同一の基板上に
異なる断面形状で形成された複数のテストパターンに電
子ビームを照射して得られた第１の二次電子信号を、テ
ストパターン断面の輪郭形状を引数に含む第１の関数
と、テストパターンの各材質に応じてステップ関数で定
義される第２の関数と、信号の歪みの大きさを表す第３
の関数とに変数分離して各関数をメモリＭＲ２に格納し
た後、被検査パターンに電子ビームを照射して得られた
第２の二次電子信号のデータを取得し、上記第１乃至第
３の関数を用いて上記第２の二次電子信号から被検査パ
ターンの断面形状に基づく成分を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微細なパターンの検
査装置および検査方法に関し、特に、半導体装置製造プ
ロセスにおける微細パターンの検査装置および検査方
法、並びにＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置および管理方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程においては、ＣＤ−ＳＥ
Ｍ（Critical Dimension Scanning Electron Microscop
e）と呼ばれる走査型電子顕微鏡装置によって微細なパ
ターンの寸法検査をおこなう場合が多い。
【０００３】ＣＤ−ＳＥＭによる寸法計測の原理は、図
１５に示すように、パターンの形状に依存して二次電子
信号の強度が変動することを主として利用している。即
ち、同図（ａ）に示すように、一次ビーム（電子ビー
ム）と、この一次ビームが照射されるパターン側壁の法
線成分との角度をθとすると、照射点から放出される二
次電子信号の大きさは、次式のランバート（Ｌａｎｂｅ
ｒｔ）の拡散反射モデルによって概略的に与えられる。
【０００４】
【数１】 ここでｎは拡散指数であり、１に近い正の数である。
【０００５】この原理によると、パターンプロファイル
が急峻であるエッジ近傍で信号は急激に増加する。従っ
て、通常のＳＥＭを用いた微細パターン検査方法では、
このエッジ近傍の信号を解析して、例えば図１５（ｂ）
に示す閾値法やピーク検出、関数モデリング等を用いて
エッジ位置を定義し、エッジ間の距離としてパターンの
寸法を算出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一次ビ
ームに広がりがあることや、照射点近傍の表面から出る
電子の散乱により二次電子が放出される領域には広がり
があること、ビーム走査信号がばらつくこと、信号を積
算する際にＳＮ比を向上させるためにパターンとビーム
との相対位置が変動する効果、および、信号をＡＤ変換
する際にデジタル誤差が発生する、等々の原因によって
二次電子信号は、電気的・数値的に変調を受ける。この
ため、現実にエッジ部分の信号には広がりが生じる。さ
らに、一次ビームの照射条件に応じて試料表面に誘起さ
れる表面電位の偏りによる信号の歪みや側壁の帯電効果
に基づいて二次電子放出効率が影響を受ける効果、およ
び原子番号・密度・誘電率などの材質に基づくコントラ
ストなども二次電子信号に影響を及ぼす。結果として、
実際に得られる信号強度は（１）式にこれら多くの要因
が重畳されたものとなる。
【０００７】これらの効果によるとパターンエッジ近傍
の信号がブロードになる結果、従来のエッジ定義方式で
は実際のパターンエッジよりも数ｎｍ〜数１０ｎｍだけ
外側にある箇所をエッジと定義してしまうことになる。
また、これらの効果はパターンの高さや幅、その平面形
状、パターン形状と一次電子の走査方向との関係、一次
ビームの照射条件、パターンの材質などによっても変動
する。このため、複数のパターン同士でその寸法を厳密
に比較することが困難であった。
【０００８】一方で、上述したエッジ近傍の信号を変調
させる要因のうちのいくつかを補正できる技術が既にい
くつか提案されている。
【０００９】例えば、１９９２年春季第３９回応用物理
学関係連合講演会予稿集Ｎｏ．２．ｐ５６６において
は、一次ビームの広がりを予め計測しておき、広がりの
成分をラインプロファイルからデコンボリューションす
る方法が提案されていた。しかし、この方法で補正でき
るのは一次ビームの広がりの効果だけであった。
【００１０】また、例えば、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥｖｏ
ｌ．３６７７，ｐｐ６６９−６８５（１９９９）には、
きわめて垂直な側壁形状を有するフォトレジストパター
ンのエッジ近傍の信号波形をＣＤ−ＳＥＭによって取得
し、その半値幅をＡＢＷ（Ａｐｐａｒｅｎｔ Ｂｅａｍ
Ｗｉｄｔｈ）と定義している。本文献においては、こ
のＡＢＷが上述した種々の変動要因によってどのように
変化するかを予め調べるので、原理的にはその結果を用
いて実際のパターンエッジ位置に対応する位置情報がＣ
Ｄ−ＳＥＭの信号波形から得られることになる。しかし
ながら、そのような用例に関する具体的な施策は提示さ
れていなかった。また、ＡＢＷを調べるために使用して
いるサンプルの側壁形状も完全には垂直ではないため、
ＡＢＷの推定にその影響による誤差が含まれていた。
【００１１】また、同じＰｒｏｃ．ＳＰＩＥｖｏｌ．３
６７７（１９９９）のｐｐ．６４０−６４９には、パタ
ーンの断面形状とＳＥＭのビーム条件、サンプルの材質
等の情報をもとに信号波形をモンテカルロシミュレーシ
ョンによって予測して、逆にその波形が実際に取得した
信号波形に一致するように信号伝達関数を決定し、最後
にその信号伝達関数の成分を、取得した二次電子信号か
らその都度除去する処理により被検査パターンの断面形
状を予測する方法が記載されている。しかしながら本方
法においては、信号波形が生成される物理モデルを設定
した上でモンテカルロ計算を行なうため、表面が帯電し
ている状況のように、採用したモデルが成立しない場合
には大きな誤差が発生していた。しかも、モンテカルロ
計算は通常非常に時間を要するので、検査方法として実
用的ではなかった。
【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、高精度でかつ高速で微細パターンを
検査する装置、方法、およびＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装
置、管理方法、並びにプログラムおよびコンピュータ読
み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の手段に
より上記課題の解決を図る。
【００１４】即ち、本発明の第１の側面によれば、被検
査パターンが形成される基板と同一の基板上に異なる断
面形状で形成された複数のテストパターンに電子ビーム
を照射して得られた第１の二次電子信号のデータと、上
記テストパターンの断面の輪郭形状のデータとを受け、
上記第１の二次電子信号を、上記断面の輪郭形状を引数
に含む第１の関数と、上記テストパターンを構成する材
質のそれぞれに応じてステップ関数で定義される第２の
関数と、信号の歪みの大きさを表す第３の関数とに変数
分離する第１の演算手段と、この第１の演算手段により
得られた上記第１乃至第３の関数を格納する第１の記憶
領域を有する記憶手段と、上記被検査パターンに上記電
子ビームを照射して得られた第２の二次電子信号のデー
タを受け、上記記憶手段に格納された上記第１乃至第３
の関数を用いて上記第２の二次電子信号から上記被検査
パターンの断面形状に基づく成分を抽出する演算を実行
する第２の演算手段と、を備える微細パターン検査装置
が提供される。
【００１５】また、本発明の第２の側面によれば、被検
査パターンが形成される基板と同一の基板上に異なる断
面形状で形成された複数のテストパターンに電子ビーム
を照射して得られた二次電子信号のデータを、異なる複
数のＣＤ−ＳＥＭ装置からそれぞれ受け取るとともに、
上記テストパターンの断面の輪郭形状のデータを受け取
り、上記ＣＤ−ＳＥＭ装置ごとに、上記断面の輪郭形状
を引数に含む第１の関数と、上記テストパターンを構成
する材質のそれぞれに応じてステップ関数で定義される
第２の関数と、信号の歪みの大きさを表す第３の関数と
に上記二次電子信号を変数分離する演算手段と、上記演
算手段により得られた上記第１の関数を上記ＣＤ−ＳＥ
Ｍ装置ごとに格納する記憶手段と、上記第１の関数を上
記ＣＤ−ＳＥＭ装置相互間で比較して上記ＣＤ−ＳＥＭ
装置間の性能格差を監視する監視手段と、を備えるＣＤ
−ＳＥＭ装置の管理装置が提供される。
【００１６】また、本発明の第３の側面によれば、基板
上に異なる断面形状で形成された複数のテストパターン
に電子ビームを照射して得られた二次電子信号のデータ
を同一のＣＤ−ＳＥＭ装置から異なる時期に受けるとと
もに、上記テストパターンの断面の輪郭形状のデータを
受けて、上記時期ごとに、上記断面の輪郭形状を引数に
含む第１の関数と、上記テストパターンを構成する材質
のそれぞれに応じてステップ関数で定義される第２の関
数と、信号の歪みの大きさを表す第３の関数とに上記二
次電子信号を変数分離する演算手段と、上記演算手段に
より得られた上記第１の関数を上記時期にそれぞれ対応
づけて格納する記憶手段と、上記第１の関数を上記時期
相互間で比較して上記ＣＤ−ＳＥＭ装置における経時変
動を監視する監視手段と、を備えるＣＤ−ＳＥＭ装置の
管理装置が提供される。
【００１７】また、本発明の第４の側面によれば、被検
査パターンが形成される基板と同一の基板上に異なる断
面形状で形成された複数のテストパターンに電子ビーム
を照射して得られた第１の二次電子信号のデータと、上
記テストパターンの断面の輪郭形状のデータとを取得す
る手順と、上記第１の二次電子信号を、上記断面の輪郭
形状を引数に含む第１の関数と、上記テストパターンを
構成する材質のそれぞれに応じてステップ関数で定義さ
れる第２の関数と、信号の歪みの大きさを表す第３の関
数とに変数分離する第１の演算手順と、上記第１の演算
手順により得られた上記第１乃至第３の関数を記憶する
第１の記憶手順と、被検査パターンに上記電子ビームを
照射して得られた第２の二次電子信号のデータを取得す
る手順と、記憶された上記第１乃至第３の関数を用いて
上記第２の二次電子信号から上記被検査パターンの断面
形状に基づく成分を抽出する演算を実行する第２の演算
手順と、を備える微細パターン検査方法が提供される。
【００１８】また、本発明の第５の側面によれば、上述
した微細パターン検査方法の一連の手順をコンピュータ
に実行させるプログラムおよびこのプログラムを格納し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００１９】また、本発明の第６の側面によれば、基板
上に異なる断面形状で形成された複数のテストパターン
に電子ビームを照射して得られた二次電子信号のデータ
を、異なる複数のＣＤ−ＳＥＭ装置からそれぞれ取得す
る手順と、上記テストパターンの断面の輪郭形状のデー
タを取得する手順と、上記ＣＤ−ＳＥＭ装置ごとに、上
記断面の輪郭形状を引数に含む第１の関数と、上記テス
トパターンを構成する材質のそれぞれに応じてステップ
関数で定義される第２の関数と、信号の歪みの大きさを
表す第３の関数とに上記二次電子信号を変数分離する演
算手順と、この演算手順により得られた上記第１の関数
を上記ＣＤ−ＳＥＭ装置ごとに記憶する記憶手順と、上
記第１の関数を上記ＣＤ−ＳＥＭ装置相互間で比較して
上記ＣＤ−ＳＥＭ装置間の性能格差を監視する監視手順
と、を備えるＣＤ−ＳＥＭ装置の管理方法が提供され
る。
【００２０】また、本発明の第７の側面によれば、基板
上に異なる断面形状で形成された複数のテストパターン
に電子ビームを照射して得られた二次電子信号のデータ
を同一のＣＤ−ＳＥＭ装置から異なる時期に取得する手
順と、上記テストパターンの断面の輪郭形状のデータを
取得する手順と、上記時期ごとに、上記断面の輪郭形状
を引数に含む第１の関数と、上記テストパターンを構成
する材質のそれぞれに応じてステップ関数で定義される
第２の関数と、信号の歪みの大きさを表す第３の関数と
に上記二次電子信号を変数分離する演算手順と、この演
算手順により得られた上記第１の関数を上記時期にそれ
ぞれ対応づけて記憶する記憶手順と、上記第１の関数を
上記時期相互間で比較して上記ＣＤ−ＳＥＭ装置におけ
る経時変動を監視する監視手順と、を備えるＣＤ−ＳＥ
Ｍ装置の管理方法が提供される。
【００２１】また、本発明の第８の側面によれば、上述
したＣＤ−ＳＥＭ装置の管理方法の一連の手順をコンピ
ュータに実行させるプログラムおよびこのプログラムを
格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供さ
れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のいく
つかについて図面を参照しながら説明する。なお、以下
の各図において同一の部分には同一の参照番号を付して
その説明を適宜省略する。
【００２３】（１）微細パターン検査装置の第１の実施
形態 図１は、本発明にかかる微細パターン検査装置の第１の
実施の形態を、これに接続されるＣＤ−ＳＥＭ装置とと
もに示すブロック図である。同図に示す微細パターン検
査装置１０は、電子光学系制御部１２２と、コンピュー
タ１２０と、メモリＭＲ１，ＭＲ２と、表示部１２４
と、入力部１２６とを備える。
【００２４】図１に併せて示すＣＤ−ＳＥＭ装置１１０
は、基板Ｓを載置するステージ１１４と、電子光学系１
１２と、二次電子検出器１１６と、信号処理部１１８と
を含む。電子光学系１１２は、電子ビームＥＢを生成し
て検査対象である微細パターンが形成された基板Ｓに電
子ビームＥＢを照射する。二次電子検出器１１６は、電
子ビームＥＢの照射により基板Ｓの表面から放出された
二次電子／反射電子／後方散乱電子を検出する。信号処
理部１１８は、二次電子検出器１１６により検出された
二次電子／反射電子／後方散乱電子から構成されるアナ
ログ画像信号をディジタル信号に変換して増幅し、二次
電子信号としてコンピュータ１２０に供給する。
【００２５】コンピュータ１２０は、メモリＭＲ１に格
納されたレシピファイルに従って装置全体を制御する。
コンピュータ１２０はまた、電子光学系制御部１２２を
介してＣＤ−ＳＥＭ装置１１０の電子光学系１１２に接
続されて電子光学系制御部１２２に制御信号を供給する
とともに、ＣＤ−ＳＥＭ装置１１０の信号処理部１１８
にも接続され、信号処理部１１８から供給される二次電
子信号を受け取る。さらにコンピュータ１２０は、断面
ＳＥＭにも接続され、この断面ＳＥＭから供給される、
パターンの断面形状データを処理し、後述する手順によ
り、被検査パターンの寸法を計算し、またはその三次元
形状の各種特徴量を算出する。
【００２６】表示部１２４は、コンピュータ１２０に接
続されて処理状況を適宜表示する。
【００２７】入力部１２６は、キーボードＫＢおよびマ
ウスＭを含み、コンピュータ１２０に接続されてオペレ
ータの操作により各種の入力信号を供給する。
【００２８】図１に示す微細パターン検査装置１０のよ
り具体的な動作について、本発明にかかる微細パターン
検査方法の実施の形態として以下に説明する。
【００２９】（２）微細パターン検査方法の第１の実施
形態 図２および図３は、本実施形態の微細パターン検査方法
の概略手順を示すフローチャートであり、また、図４お
よび図５は、図２および図３に示す微細パターン検査方
法の説明図である。
【００３０】まず、実際の被検査パターンの検査に先立
って、テストパターンが形成されたテストウェーハを作
成する（ステップＳ１）。テストウェーハとしては、被
検査パターンが実際に形成される基板と同一の基板を用
いる。本実施形態においては、１００ｎｍの反射防止膜
を塗布した基板を用いる。テストパターンは、被検査パ
ターンと同一のパターンについて、いくつかのプロセス
変動を故意に与えた状態でテストウェーハ上に形成し
た。
【００３１】より具体的に説明すると、被検査パターン
の形成プロセスが適用されるパターン幅と、被検査パタ
ーンのウエハ座標上の方向と、適用されるパターンピッ
チとの全ての組み合わせを網羅したテストパターンを配
置したフォトマスクを用いて、光露光装置の設定フォー
カス値と設定露光量を１ショット毎に変化させてテスト
ウェーハ上へ転写した。本実施形態においては、パター
ンサイズが約０．１３μｍ、約０．１５μｍ、約０．２
μｍの３つの水準の線幅をとるラインパターンであり、
パターンピッチ、即ち、ライン幅とライン間のスペース
部の幅との比が１：１、１：１．５、１：３、１：１０
である。ラインパターンは、ウェーハノッチを下とした
場合に水平方向（Ｘ方向）と垂直方向（Ｙ方向）の両方
向を取り得るものを形成した。次に、これらの全ての組
み合わせである２４通りのテストパターンが配置された
フォトマスクを使用し、露光時のフォーカスとしては、
露光装置のベストフォーカス値を中心に０．１μｍ刻み
で露光ショット毎に故意に変動させた。また、露光量
は、ライン幅：スペース幅が１：１の０．１３μｍライ
ンパターンがほぼ狙い値どおりに形成される露光量を中
心に、その露光量の２．５％を刻みとして同様に露光シ
ョット毎に故意に変動させた。
【００３２】次いで、以上のようにして作成したテスト
ウェーハを、微細パターン検査装置１０のＣＤ−ＳＥＭ
装置１１０（図１参照）に搬入し、全ての露光ショット
の全てのテストパターンについて、ＣＤ−ＳＥＭ観察で
得られる二次電子信号Ｉ（ｘ）のデータを取得する（図
２、ステップＳ２）。
【００３３】次に、上記テストウェーハをＣＤ−ＳＥＭ
装置１１０から搬出し、すべてのテストショット上の全
てのテストパターンを、その長手方向に垂直な方向にへ
き開して断面ＳＥＭに搬入し、全ての露光ショット上の
全てのテストパターンについて断面観察像をそれぞれ取
得する（ステップＳ３）。
【００３４】次いで、取得した断面観察像をニ値化処理
し、白黒の境界に対応する画像のピクセル座標を断面の
輪郭の数値データとして取得し、その結果を断面形状を
あらわす関数Ｓ（ξ）とした（ステップＳ４）。この断
面形状関数の一例を図４（ａ）に示す。
【００３５】次に、ステップＳ２で取得した二次電子信
号波形Ｉ（ｘ）と、上記ステップＳ４で取得した断面形
状Ｓ（ξ）とを対応させ、両者の関係を形状応答関数
Ｒ、材質関数Ｍ（ｘ）、信号歪み関数Ｄ（ｘ）によって
以下の形に規格化する（ステップＳ５）。
【００３６】
【数２】 ここで、σ（ξ）は（１）の（ｃｏｓθ）−ｎに相当す
る形状コントラスト関数であり、形状関数Ｓ（ｘ）とは
次式の関係で結ばれる。
【００３７】
【数３】 ｎは前述のランバート（Ｌａｎｂｅｒｔ）の法則におけ
る拡散指数であるが、この指数は、大抵の場合１と見な
せるため、以降の手順ではこれを１に等しいものとし
て、上述のＳ（ξ）からσ（ｘ）を求める（ステップＳ
６）。
【００３８】材質関数Ｍ（ｘ）は、パターンを構成して
いる層構造によって図４（ｂ）に示すような階段関数と
した。即ち、レジストの存在する部分においてはその大
きさをＭ１とし、レジストが存在しない部位においては
その大きさをＭ０とした。
【００３９】また、信号歪み関数Ｄ（ｘ）は、形状関数
Ｓ（ｘ）の関数であり、評価すべきパターンを構成する
材料とＣＤ−ＳＥＭ装置１１０の観察条件毎に決定する
こととする。図４（ａ）に示す形状関数Ｓ（ｘ）に対応
する信号歪み関数Ｄ（ｘ）を図４（ｃ）に示す。ここ
で、ＣＤ−ＳＥＭ装置１１０の観察条件としては、ビー
ム走査周波数、観察倍率、試料電流、信号取得時間、信
号積算回数、パターンエッジの方向に対してビーム走査
方向のなす角（図１５（ａ）参照）および走査領域にお
ける検査対象パターンの位置などが該当する。
【００４０】本実施形態においてはＤ（ｘ）を次式の形
で表す。
【００４１】
【数４】 次に、種々のフォーカスとドーズ量に対応するテストパ
ターンの、ＣＤ−ＳＥＭ装置１１０によって得られた二
次電子信号波形Ｉ（ｘ）のエッジ近傍以外の成分を調
べ、これにより、Ｍ０、Ｍ１の値とＤ（ｘ）の関数形を
最小自乗法によって取得する。この結果、本実施形態に
おいてＭ１とＭ０は極めて類似した物質であったため
に、同一の値として良いことがわかった。そこで、この
値を定数Ｍとした。
【００４２】以上の手順により得られたσ（ｘ）、Ｍ
（ｘ）およびＤ（ｘ）の各成分は、メモリＭＲ２（図１
参照）に格納される。
【００４３】次いで、信号Ｉ（ｘ）からＭ（ｘ）、Ｄ
（ｘ）の成分を減算し、その結果をＩｄ（ｘ）とした
（図２、ステップＳ７）。Ｉｄ（ｘ）の一例を図４
（ｄ）に示す。
【００４４】次に、種々の信号から得られたＩｄ（ｘ）
から対応するσ（ξ）に対して数値的にデコンボリュー
ション演算を実行し、さらに、このデコンボリューショ
ン演算を、フォーカス・ドーズ量を変動させた種々の形
状を持つパターンに対して実行して得られた結果を加算
平均して、Ｒ（ｘ−ξ）とし、メモリＭＲ２に格納する
（ステップＳ８）。なお、デコンボリューション演算
は、たとえばＣＱ出版社刊「科学計測のための波形デー
タ処理（南茂男著、１９８６）」第７章にあるような行
列を用いる計算によって簡便に実行することができる。
【００４５】以上の一連の手順により、信号応答関数の
全てが決定できた。なお、形状応答関数Ｒは、図５に示
すように、エッジ近傍にピークを有する関数となり、そ
の半値幅は約８ｎｍであった。
【００４６】次に、以上の手順により算出した各々の関
数を用いて、被検査パターンのエッジ位置を以下の手順
で算出する（図３）。
【００４７】即ち、まず、図２に示す手順と同様の信号
取得条件によって検査対象であるラインパターンの信号
波形Ｉ（ｘ）を取得する（ステップＳ１１）。
【００４８】次に、二次電子信号Ｉ（ｘ）を式（２）に
従って規格化し、メモリＭＲ２からＭ（ｘ）とＤ（ｘ）
の各成分を引き出し、規格化されたＩ（ｘ）からＭ
（ｘ）とＤ（ｘ）を減算する（ステップＳ１２）。
【００４９】次に、メモリＭＲ２から既知の形状応答関
数Ｒ（ｘ−ξ）の成分を引き出し、上記ステップＳ１２
の手順で減算した結果に対し、この形状応答関数Ｒ（ｘ
−ξ）によってデコンボリューション演算を実行する。
この演算も上述した方法と同様の方法で実行する。
【００５０】次いで、デコンボリューション演算の結果
を形状コントラスト関数σとみなし、パターンエッジ位
置に対応する位置を算出する（ステップＳ１４）。
【００５１】最後に、上記手順で得られたパターンエッ
ジ位置の間隔をパターン寸法として算出する（ステップ
Ｓ１５）。
【００５２】上述した一連の手順により、被検査パター
ンが形成されたウェーハに対して寸法計測を行なった後
に、この被検査パターンについて再度断面観察を実行
し、断面観察の結果から得られたパターン寸法と、本実
施形態による計測結果と、従来の閾値法で算出した計測
結果とを比較した。比較結果の一例を図６に示す。同図
において直線Ｌ１は本実施形態による計測結果を表し、
また、直線Ｌ２は従来の閾値法による計測結果を表す。
閾値法では、閾値５０％を採用した。図６に示すよう
に、パターンの形状やパターンピッチに依存することな
く、本実施形態による検査方法の方が断面観察による結
果に近いことが確認できた。
【００５３】なお、本実施形態においては、パターンの
断面観察を断面観察用のＳＥＭにて実行し、この結果か
らパターン形状の情報を取得したが、これは評価するオ
ペレータがそれぞれの用途に応じて他の方法で行なって
も良い。例えば、断面観察用のＳＥＭではなく、例えば
へき開後のサンプルを搭載可能なようにウェーハトレー
を加工したＣＤ−ＳＥＭを用いても良い。また、高分解
能のエッジ情報が必要な高精度の測定の際には、断面観
察をＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）によ
って実行することも可能である。さらに、パターンの断
面形状がプロセスによって極めて大きく変動するが、要
求仕様上、高いエッジ分解能が必要でないような場合に
は、断面をへき開せずにＡＦＭ（Atomic Force Microsc
ope）によって取得したプロファイルデータを利用する
こともできる。
【００５４】また、本実施形態においては、式（２）の
ように、二次電子信号を、形状に基づく成分と、材質に
基づく成分と、波形歪みに基づく成分の線形結合によっ
て表したが、これはかならずしも線形結合である必要が
ない。例えば、これら３つの成分の積として表わしても
良く、その際には３つの積で表わされた信号の対数を取
れば、本実施形態のように上述した３つの成分の和に帰
着することができる。
【００５５】このように、信号波形のモデルとして、形
状に基づく成分と、材質に基づく成分と、信号歪みを表
わす成分とに変数分離可能な関数形を採用することが本
実施形態の大きな特徴の一つである。
【００５６】断面形状の数値化の際、本実施形態では断
面観察画像を二値化処理により求めたが、これも本発明
を限定するものではない。即ち、ＣＤ−ＳＥＭで用いら
れる方法と同様に、画像の濃淡に応じた閾値処理の結果
から断面の輪郭データを求めても良いし、または断面画
像データをマニュアルアシストによってデジタイザを用
いて数値化することも可能である。この点は、ＴＥＭ像
に関しても同様である。ＡＦＭを用いる場合には、プロ
ファイルデータがもともと数値データとして取得される
のでこれをそのまま用いれば良い。
【００５７】（３）微細パターン検査方法の第２の実施
形態 次に、本発明にかかる微細パターン検査方法の第２の実
施の形態について図７から図９を参照しながら説明す
る。
【００５８】図７および図８は、本実施形態の微細パタ
ーン検査方法の概略手順を示すフローチャートであり、
図９は、図７および図８に示す検査方法の説明図であ
る。
【００５９】図２との対比により明らかなように、図７
に示すフローチャートにおいて、テストウェーハを形成
してから信号応答関数を得るまでのステップＳ２１〜Ｓ
２８の手順は、上述した第１の実施形態と実質的に同様
であり、各ステップの番号に２０を加算したものに相当
する。従って、以下では、本実施形態に特有の手順であ
るステップＳ２９から説明する。
【００６０】即ち、ステップＳ２８により、信号応答関
数Ｒ（ｘ−ξ）を求めた後、Ｒ（ｘ−ξ）の逆関数Ｒ
−１を数値的に求め、離散データとしてメモリＭＲ２に
格納する（ステップＳ２９）。Ｒ（ｘ−ξ）とその逆関
数Ｒ−１の一例を図９（ａ）に示す。
【００６１】ここで、逆関数Ｒ−１は一種のデジタルフ
ィルタとみなすことができる。このフィルタの効果は、
注目する位置がパターンエッジから遠いほど影響が小さ
くなる。そこで、図９（ａ）に示すように、本実施形態
では、フィルタの範囲（大きさ）をＲの半値幅ＷｈＲの
５倍とし、それ以外の成分を０とした。
【００６２】その後、図８に示すように、ＣＤ−ＳＥＭ
装置１１０から取得した信号波形Ｉ（ｘ）に対して材質
関数Ｍ（ｘ）および信号歪み関数Ｄ（ｘ）を減算した後
（ステップＳ３１、Ｓ３２）、上述したフィルタＲ−１
をかける（ステップＳ３３）。その結果は図９（ｂ）に
示すような曲線になった。
【００６３】最後に、図９（ｃ）に示すように、このフ
ィルタリング結果から被検査パターンのボトムエッジに
相当する位置を数値的に算出し（ステップＳ３４）、そ
の間隔の計算結果をパターン寸法と定義する（ステップ
Ｓ３５）。
【００６４】このように、本実施形態によれば、信号の
デジタル波形処理で簡便に用いられるフィルタリング処
理を実行するので、従来技術の方法よりも断面観察の結
果との相関が高い寸法計測を上述した第１の実施形態よ
りもさらに高速に行うことができる。
【００６５】（４）微細パターン検査方法の第３の実施
形態 次に、本発明にかかる微細パターン検査方法の第３の実
施の形態について図１０から図１２を参照しながら説明
する。
【００６６】図１０および図１１は、本実施形態の微細
パターン検査方法の概略手順を示すフローチャートであ
り、図１３は、図１０および図１１に示す検査方法の説
明図である。
【００６７】図２および図３との対比により明らかなよ
うに、本実施形態において、テストウェーハを形成して
から信号応答関数の取得を経て形状コントラスト関数σ
を得るまでのステップＳ４１〜Ｓ５３の手順は、上述し
た第１の実施形態と実質的に同様であり、各ステップの
番号に４０を加算したものに相当する。従って、以下で
は、本実施形態に特有の手順であるステップＳ５４から
説明する。
【００６８】即ち、ステップＳ５４において、式（３）
を用いて関数σを数値積分することによって、形状関数
Ｓ（ｘ）を算出する。
【００６９】次に、被検査パターンの３次元形状の特徴
量を算出する（ステップＳ５５）。ここで、３次元形状
の特徴量には、被検査パターンの膜厚Ｈの他、そのトッ
プエッジの丸まり度合いを表す量ΔＴ、トップ部の曲率
半径Ｒ、ボトムエッジ部分の裾引きの度合いを表す量Δ
Ｂ、裾部分の高さΔｈ、側壁のテーパ角θｔ、および定
在波の有無が含まれる。これらの特徴量の算出方法を図
１２を参照しながらより具体的に説明する。
【００７０】まず、被検査パターンの形状関数Ｓ（ｘ）
に対してパターンエッジ部の輪郭を図１２に示すように
二直線Ｌ３，Ｌ４に近似する。ここで、同図（ａ）に示
すように、パターンエッジ部の輪郭の二直線Ｌ３，Ｌ４
に対するばらつきが小さい場合は、定在波が無いものと
判定される。この一方、同図（ｂ）に示すように、パタ
ーンエッジ部の輪郭が二直線Ｌ３，Ｌ４に対してそれぞ
れ大きくばらつく場合には、定在波が存在するものと判
定される。膜厚Ｈ、ΔＴ、曲率半径Ｒ、ΔＢ、Δｈおよ
びテーパ角θｔについては同図（ａ）に示すとおりであ
る。
【００７１】従来の技術では、エッチング工程に影響を
与える上述の３次元形状は、パターンの断面をへき開し
て断面観察を行なったり、ＡＦＭを用いることにより、
パターンの寸法測定とは独立に評価していた。本実施形
態によれば、このような３次元形状をパターンの寸法測
長時に同時に定量化することが可能になる。
【００７２】（５）微細パターン検査装置の第２の実施
形態 次に、本発明にかかる微細パターン検査装置の第２の実
施形態について図１３を参照しながら説明する。同図
は、本実施形態の微細パターン検査装置２０を示すブロ
ック図である。図１に示す微細パターン検査装置１０と
の対比において明らかなように、本実施形態の微細パタ
ーン検査装置２０は、ＣＤ−ＳＥＭ装置１１０の信号処
理部１１８とコンピュータ１３０とに接続されたデコン
ボリューション演算回路１２８をさらに備える。上述し
た第１の実施形態では、コンピュータ１２０がデコンボ
リューション演算を実行したが、本実施形態では、専用
の演算回路１２８が各種のデコンボリューション演算を
実行する。コンピュータ１３０の構成は、デコンボリュ
ーション演算を実行しない点を除けば図１に示すコンピ
ュータ１２０と実質的に同一である。
【００７３】また、本実施形態の微細パターン検査装置
２０のその他の構成は、前述した微細パターン検査装置
１０の構成と実質的に同一である。さらに、微細パター
ン検査装置２０の動作も微細パターン検査装置１０と実
質的に同一である。従って、その詳細な説明は省略す
る。
【００７４】（６）ＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置の実施
の一形態 図１４は、本発明にかかるＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置
の実施の一形態の概略構成を示すブロック図である。同
図に示す管理装置３０は、図１に示す微細パターン検査
装置の構成に加えて、コンピュータ１２０と電子光学系
制御部１２２に接続されたＣＤ−ＳＥＭ監視部１３２を
さらに備える。メモリＭＲ１には、後述するＣＤ−ＳＥ
Ｍ装置の管理方法の一連の手順が記述されたレシピファ
イルが格納される。また、コンピュータ１２０は、この
レシピファイルに従って各ＣＤ−ＳＥＭ装置１〜ｎの形
状応答関数Ｒ１〜Ｒｎを算出し、算出結果を各算出時期
に対応づけてメモリＭＲ２に格納する。ＣＤ−ＳＥＭ監
視部１３２は、メモリＭＲ２に格納されたこれらの形状
応答関数Ｒ１〜Ｒｎに基づいて各ＣＤ−ＳＥＭ装置１〜
ｎ相互間の性能格差および各ＣＤ−ＳＥＭ装置自身の経
時変動を監視し、ビーム照射条件や光学系を調整するた
めの制御信号を電子光学系制御部１２２に供給する。Ｃ
Ｄ−ＳＥＭ監視部１３２はまた、ＣＤ−ＳＥＭ装置の経
時変動を監視した結果、所望の性能を下回るに至ったＣ
Ｄ−ＳＥＭ装置がある場合は、その装置の稼働を停止し
てメンテナンスを実行すべきとのメッセージを発行し、
コンピュータ１２０を介して表示部１２４により表示さ
せる。
【００７５】ＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置３０のより具
体的な動作について、本発明にかかるＣＤ−ＳＥＭ装置
の管理方法の実施の一形態として以下に説明する。
【００７６】（７）ＣＤ−ＳＥＭ装置の管理方法の実施
の一形態 まず、ＣＤ−ＳＥＭ１を管理装置３０に接続し、図２の
ステップＳ１〜Ｓ８に示す手順により、テストパターン
の形状コントラスト関数σ（ｘ）とＣＤ−ＳＥＭ１の信
号応答関数とを算出した後、形状コントラスト関数σ
（ｘ）とともにＣＤ−ＳＥＭ１の形状応答関数をＲ１と
してメモリＭＲ２に格納する。
【００７７】次いで、ＣＤ−ＳＥＭ１とは異なる装置で
あるＣＤ−ＳＥＭ２を管理装置３０に接続し、これによ
り同一サンプルについて二次電子信号を取得し、メモリ
ＭＲ２から上記σ（ｘ）を引き出し、このσ（ｘ）によ
ってデコンボリューション演算を実行し、その結果から
ＣＤ−ＳＥＭ２に対して形状応答関数Ｒ２を算出し、メ
モリＭＲ２に格納する。
【００７８】以上の手順により同様にしてさらに他のＣ
Ｄ−ＳＥＭ装置Ｒ３…Ｒｎに対して形状応答関数Ｒ３、
…Ｒｎを求め、それぞれ算出時期に対応させてメモリＭ
Ｒ２に格納する。
【００７９】ＣＤ−ＳＥＭ監視部１３２は、メモリＭＲ
２から以上の算出結果を引き出し、形状応答関数の半値
幅を各ＣＤ−ＳＥＭ装置ごとに算出し、その結果を相互
に比較する。比較の結果、形状応答関数の半値幅が極め
て大きい装置がある場合には、ＣＤ−ＳＥＭ監視部１３
２は、その装置に関して基準となる半値幅になるよう制
御信号を生成して電子光学系制御部１２２に供給し、こ
れにより、ビーム照射条件や光学系の調整を行う。
【００８０】管理装置３０は、上述の手順をさらに一定
時間毎に実行する。この間、ＣＤ−ＳＥＭ監視部１３２
は、形状応答関数Ｒの半値幅の経時変動をモニタする。
その結果、その半値幅が基準値を越えるＣＤ−ＳＥＭ装
置が現れた場合、ＣＤ−ＳＥＭ監視部１３２は、その装
置の稼動を停止するようメッセージ信号を生成して表示
装置１２４により表示させ、装置のメンテナンスを促
す。
【００８１】本実施形態の管理方法によれば、ＣＤ−Ｓ
ＥＭ装置間の性能の格差や寸法値の経時変動を高精度に
制御できるようになる。
【００８２】（８）プログラムおよび記録媒体 上述した微細パターン検査方法の一連の手順は、プログ
ラムに組み込んでコンピュータに読込ませて実行させて
も良い。これにより、本発明にかかる微細パターン検査
方法を汎用コンピュータを用いて実現することができ
る。また、上述した微細パターン検査方法の一連の手順
をコンピュータに実行させるプログラムとしてフレキシ
ブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コ
ンピュータに読込ませて実行させても良い。
【００８３】また、上述したＣＤ−ＳＥＭ装置の管理方
法の一連の手順をプログラムに組み込んでコンピュータ
に読込ませて実行させても良いし、コンピュータに実行
させるプログラムとしてフレキシブルディスクやＣＤ−
ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読込ませ
て実行させても良い。これにより、本発明にかかるＣＤ
−ＳＥＭ装置の管理方法を汎用コンピュータを用いて実
現することができる。
【００８４】記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等
の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置や
メモリなどの固定型の記録媒体でも良い。また、上述し
た微細パターン検査方法またはＣＤ−ＳＥＭ装置の管理
方法の一連の手順を組込んだプログラムをインターネッ
ト等の通信回線（無線通信を含む）を介して頒布しても
良い。さらに、上述した微細パターン検査方法またはＣ
Ｄ−ＳＥＭ装置の管理方法の一連の手順を組込んだプロ
グラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態
で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、
または記録媒体に収納して頒布しても良い。
【００８５】以上、本発明の実施の形態のいくつかにつ
いて説明したが、本発明は上記形態にかぎることなく、
その技術的範囲内で種々変形して実施できることは勿論
である。
【００８６】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明は、以下の
効果を奏する。
【００８７】即ち、本発明によれば、高精度でかつ高速
で微細パターンを検査する微細パターン検査装置および
微細パターン検査方法が提供される。
【００８８】また、本発明によれば、ＣＤ−ＳＥＭ装置
間の性能の格差や寸法値の経時変動を高精度に制御でき
るＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置および管理方法が提供さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる微細パターン検査装置の第１の
実施の形態を含むブロック図である。
【図２】本発明にかかる微細パターン検査方法の第１の
実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明にかかる微細パターン検査方法の第１の
実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）被検査パターンの一例の断面形状をあら
わす形状関数を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）の被
検査パターンの材質関数を示すグラフであり、（ｃ）は
信号歪み関数を示すグラフであり、また、（ｄ）はＣＤ
−ＳＥＭから得られた二次電子信号波形から（ｂ）材質
関数および（ｃ）の信号歪み関数の各成分を減算した結
果を示すグラフである。
【図５】二次電子信号波形と形状関数とを関係付ける形
状応答関数を説明する図である。
【図６】図２および図３に示す微細パターン検査方法の
効果を従来の技術との対比で示すグラフである。
【図７】本発明にかかる微細パターン検査方法の第２の
実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明にかかる微細パターン検査方法の第２の
実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。図
６に示す微細パターン検査方法の説明図である。
【図９】図７および図８に示す微細パターン検査方法の
説明図である。
【図１０】本発明にかかる微細パターン検査方法の第３
の実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明にかかる微細パターン検査方法の第３
の実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１０および図１１に示す微細パターン検査
方法の説明図である。
【図１３】本発明にかかる微細パターン検査装置の第２
の実施の形態を含むブロック図である。
【図１４】本発明にかかるＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置
の実施の一形態の概略構成を含むブロック図である。
【図１５】従来の技術によるパタン寸法計測の原理を説
明する図である。
【符号の説明】
１０，２０ 微細パターン検査装置 ３０ ＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置 １１０ ＣＤ−ＳＥＭ装置 １２０，１３０ コンピュータ １２２ 電子光学系制御部 １２４ 表示部 １２６ 入力部 １２８ デコンボリューション演算回路 １３２ ＣＤ−ＳＥＭ監視部 Ｈ 被検査パターンの膜厚 Ｒ 被検査パターンのトップ部の曲率 ΔＢ 被検査パターンのボトムエッジの定量値 Δｈ 被検査パターンの裾部分の高さ ΔＴ 被検査パターンのトップエッジの定量値 θｔ 被検査パターンの側壁のテーパ角 ＭＲ１，ＭＲ２ メモリ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F067 AA52 AA53 AA54 BB04 CC15 HH06 JJ05 KK04 KK08 RR12 RR28 RR35 2G001 AA03 BA07 CA03 FA06 GA06 GA08 KA20 4M106 AA01 BA02 CA39 DB04 DB05 DB11 DB18 DJ20 DJ21 DJ23

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】被検査パターンが形成される基板と同一の
    基板上に異なる断面形状で形成された複数のテストパタ
    ーンに電子ビームを照射して得られた第１の二次電子信
    号のデータと、前記テストパターンの断面の輪郭形状の
    データとを受け、前記第１の二次電子信号を、前記断面
    の輪郭形状を引数に含む第１の関数と、前記テストパタ
    ーンを構成する材質のそれぞれに応じてステップ関数で
    定義される第２の関数と、信号の歪みの大きさを表す第
    ３の関数とに変数分離する第１の演算手段と、 前記第１の演算手段により得られた前記第１乃至第３の
    関数を格納する第１の記憶領域を有する記憶手段と、 前記被検査パターンに前記電子ビームを照射して得られ
    た第２の二次電子信号のデータを受け、前記記憶手段に
    格納された前記第１乃至第３の関数を用いて前記第２の
    二次電子信号から前記被検査パターンの断面形状に基づ
    く成分を抽出する演算を実行する第２の演算手段と、を
    備える微細パターン検査装置。
  2. 【請求項２】前記第１の演算手段により得られた前記第
    １の関数の逆関数を算出する第３の演算手段をさらに備
    え、 前記記憶手段は、前記逆関数をディジタルフィルタとし
    て格納する第２の記憶領域をさらに有し、 前記第２の演算手段は、前記記憶手段の前記第２の記憶
    領域から前記第２および第３の関数を引き出して前記第
    ２の二次電子信号から前記第２および第３の関数の成分
    を減算し、この減算結果に対して前記ディジタルフィル
    タを作用させることにより、前記被検査パターンの断面
    形状に基づく成分を抽出することを特徴とする請求項１
    に記載の微細パターン検査装置。
  3. 【請求項３】前記第２の演算手段は、抽出した前記被検
    査パターンの断面形状に基づく成分に基づいて前記被検
    査パターンの三次元形状の特徴量をさらに算出すること
    を特徴とする請求項１または２に記載の微細パターン検
    査装置。
  4. 【請求項４】前記特徴量は、前記被検査パターンの膜
    厚、トップエッジ近傍の形状変化の量、トップ部の曲率
    半径、ボトムエッジ近傍の形状変化の量、裾部分の高
    さ、側壁のテーパ角、および前記側壁における定在波の
    有無のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請
    求項３に記載の微細パターン検査装置。
  5. 【請求項５】被検査パターンが形成される基板と同一の
    基板上に異なる断面形状で形成された複数のテストパタ
    ーンに電子ビームを照射して得られた二次電子信号のデ
    ータを、異なる複数のＣＤ−ＳＥＭ装置からそれぞれ受
    け取るとともに、前記テストパターンの断面の輪郭形状
    のデータを受け取り、前記ＣＤ−ＳＥＭ装置ごとに、前
    記断面の輪郭形状を引数に含む第１の関数と、前記テス
    トパターンを構成する材質のそれぞれに応じてステップ
    関数で定義される第２の関数と、信号の歪みの大きさを
    表す第３の関数とに前記二次電子信号を変数分離する演
    算手段と、 前記演算手段により得られた前記第１の関数を前記ＣＤ
    −ＳＥＭ装置ごとに格納する記憶手段と、 前記第１の関数を前記ＣＤ−ＳＥＭ装置相互間で比較し
    て前記ＣＤ−ＳＥＭ装置間の性能格差を監視する監視手
    段と、を備えるＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置。
  6. 【請求項６】前記演算手段は、前記二次電子信号のデー
    タを前記複数のＣＤ−ＳＥＭ装置から異なる時期にそれ
    ぞれ取得し、前記ＣＤ−ＳＥＭ装置ごとおよび前記時期
    ごとに、前記二次電子信号を前記第１乃至第３の関数に
    変数分離し、 前記記憶手段は、前記演算手段により得られた前記第１
    の関数を各ＣＤ−ＳＥＭ装置と各時期との組み合わせに
    それぞれ対応づけて格納し、 前記監視手段は、前記第１の関数を前記ＣＤ−ＳＥＭ装
    置相互間および前記時期相互間で比較して前記ＣＤ−Ｓ
    ＥＭ装置間の性能格差および経時変動を監視することを
    特徴とする請求項５に記載のＣＤ−ＳＥＭ装置の監視装
    置。
  7. 【請求項７】基板上に異なる断面形状で形成された複数
    のテストパターンに電子ビームを照射して得られた二次
    電子信号のデータを同一のＣＤ−ＳＥＭ装置から異なる
    時期に受けるとともに、前記テストパターンの断面の輪
    郭形状のデータを受けて、前記時期ごとに、前記断面の
    輪郭形状を引数に含む第１の関数と、前記テストパター
    ンを構成する材質のそれぞれに応じてステップ関数で定
    義される第２の関数と、信号の歪みの大きさを表す第３
    の関数とに前記二次電子信号を変数分離する演算手段
    と、 前記演算手段により得られた前記第１の関数を前記時期
    にそれぞれ対応づけて格納する記憶手段と、 前記第１の関数を前記時期相互間で比較して前記ＣＤ−
    ＳＥＭ装置における経時変動を監視する監視手段と、を
    備えるＣＤ−ＳＥＭ装置の管理装置。
  8. 【請求項８】被検査パターンが形成される基板と同一の
    基板上に異なる断面形状で形成された複数のテストパタ
    ーンに電子ビームを照射して得られた第１の二次電子信
    号のデータと、前記テストパターンの断面の輪郭形状の
    データとを取得する手順と、 前記第１の二次電子信号を、前記断面の輪郭形状を引数
    に含む第１の関数と、前記テストパターンを構成する材
    質のそれぞれに応じてステップ関数で定義される第２の
    関数と、信号の歪みの大きさを表す第３の関数とに変数
    分離する第１の演算手順と、 前記第１の演算手順により得られた前記第１乃至第３の
    関数を記憶する第１の記憶手順と、 被検査パターンに前記電子ビームを照射して得られた第
    ２の二次電子信号のデータを取得する手順と、 記憶された前記第１乃至第３の関数を用いて前記第２の
    二次電子信号から前記被検査パターンの断面形状に基づ
    く成分を抽出する演算を実行する第２の演算手順と、を
    備える微細パターン検査方法。
  9. 【請求項９】前記第１の演算手順により得られた前記第
    １の関数の逆関数を算出する第３の演算手順と、 前記逆関数をディジタルフィルタとして記憶する第２の
    記憶手順と、をさらに備え、 前記被検査パターンの断面形状に基づく成分は、前記第
    ２の二次電子信号から前記第２および第３の関数の成分
    を減算し、この減算結果に対して前記ディジタルフィル
    タを作用させることにより、抽出されることを特徴とす
    る請求項８に記載の微細パターン検査方法。
  10. 【請求項１０】抽出した前記被検査パターンの断面形状
    に基づく成分に基づいて前記被検査パターンの三次元形
    状の特徴量を算出する手順をさらに備えることを特徴と
    する請求項８または９に記載の微細パターン検査方法。
  11. 【請求項１１】前記特徴量は、前記被検査パターンの膜
    厚、トップエッジ近傍の形状変化の量、トップ部の曲率
    半径、ボトムエッジ近傍の形状変化の量、裾部分の高
    さ、側壁のテーパ角、および前記側壁における定在波の
    有無のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請
    求項１０に記載の微細パターン検査方法。
  12. 【請求項１２】請求項８乃至１１のいずれかに記載の微
    細パターン検査方法をコンピュータに実行させるプログ
    ラム。
  13. 【請求項１３】請求項８乃至１１のいずれかに記載の微
    細パターン検査方法をコンピュータに実行させるプログ
    ラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  14. 【請求項１４】基板上に異なる断面形状で形成された複
    数のテストパターンに電子ビームを照射して得られた二
    次電子信号のデータを、異なる複数のＣＤ−ＳＥＭ装置
    からそれぞれ取得する手順と、 前記テストパターンの断面の輪郭形状のデータを取得す
    る手順と、 前記ＣＤ−ＳＥＭ装置ごとに、前記断面の輪郭形状を引
    数に含む第１の関数と、前記テストパターンを構成する
    材質のそれぞれに応じてステップ関数で定義される第２
    の関数と、信号の歪みの大きさを表す第３の関数とに前
    記二次電子信号を変数分離する演算手順と、 前記演算手順により得られた前記第１の関数を前記ＣＤ
    −ＳＥＭ装置ごとに記憶する記憶手順と、 前記第１の関数を前記ＣＤ−ＳＥＭ装置相互間で比較し
    て前記ＣＤ−ＳＥＭ装置間の性能格差を監視する監視手
    順と、を備えるＣＤ−ＳＥＭ装置の管理方法。
  15. 【請求項１５】前記二次電子信号のデータは、前記複数
    のＣＤ−ＳＥＭ装置から異なる時期にそれぞれ取得さ
    れ、 前記二次電子信号は、前記ＣＤ−ＳＥＭ装置ごとおよび
    前記時期ごとに、前記第１乃至第３の関数に変数分離さ
    れ、 前記演算手順により得られた前記第１の関数は、各ＣＤ
    −ＳＥＭ装置と各時期との組み合わせにそれぞれ対応づ
    けて記憶され、 前記監視手順は、前記第１の関数を前記ＣＤ−ＳＥＭ装
    置相互間および前記時期相互間で比較して前記ＣＤ−Ｓ
    ＥＭ装置間の性能格差および経時変動を監視する手順で
    あることを特徴とする請求項１４に記載のＣＤ−ＳＥＭ
    装置の監視方法。
  16. 【請求項１６】基板上に異なる断面形状で形成された複
    数のテストパターンに電子ビームを照射して得られた二
    次電子信号のデータを同一のＣＤ−ＳＥＭ装置から異な
    る時期に取得する手順と、 前記テストパターンの断面の輪郭形状のデータを取得す
    る手順と、 前記時期ごとに、前記断面の輪郭形状を引数に含む第１
    の関数と、前記テストパターンを構成する材質のそれぞ
    れに応じてステップ関数で定義される第２の関数と、信
    号の歪みの大きさを表す第３の関数とに前記二次電子信
    号を変数分離する演算手順と、 前記演算手順により得られた前記第１の関数を前記時期
    にそれぞれ対応づけて記憶する記憶手順と、 前記第１の関数を前記時期相互間で比較して前記ＣＤ−
    ＳＥＭ装置における経時変動を監視する監視手順と、を
    備えるＣＤ−ＳＥＭ装置の管理方法。
  17. 【請求項１７】請求項１４乃至１６のいずれかに記載の
    ＣＤ−ＳＥＭ装置の管理方法をコンピュータに実行させ
    るプログラム。
  18. 【請求項１８】請求項１４乃至１６のいずれかに記載の
    ＣＤ−ＳＥＭ装置の管理方法をコンピュータに実行させ
    るプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記
    録媒体。
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