(57)【要約】【課題】１つまたは複数の荷電粒子ビームによって得られた位置合わせされた複数の画像を使用して実行される計測を提供すること。【解決手段】測定は、第２の画像では見えないことがある１つの画像からの複数の特徴部分を組み合わせて、単一の画像からでは決定することができない関係を決定する。一実施形態では、測定が、異なる元素マップからの特徴部分を使用して、特徴部分間の関係、例えば第２の画像上の特徴部分からの距離によって決定された位置における第１の画像内の２つの特徴部分間の距離、または角度などを決定する。【選択図】図３Ｃ
2014182123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物の異なる２つの画像内の特徴部分間の関係を測定する方法であって、前記画像が、荷電粒子ビーム・システムによって生成され、前記方法が、
前記加工物に向かって荷電粒子ビームを導くステップと、
前記荷電粒子ビームに反応した前記加工物からの第１の放出物を検出して第１の画像を生成するステップと、
前記荷電粒子ビームまたは第２の荷電粒子ビームに反応した前記加工物からの第２の放出物を検出して第２の画像を生成するステップと、
前記第１の画像内の第１の特徴部分の位置を自動的に決定するステップと、
前記第２の画像内の第２の特徴部分の位置を自動的に決定するステップであり、前記第１の画像内では、前記第２の特徴部分を、前記第１の特徴部分と前記第２の特徴部分の間の所望の空間関係を決定するのに十分な程度には認識できない、ステップと、
前記第２の特徴部分からの空間情報を使用して前記第１の特徴部分の空間関係を測定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の画像内の前記第１の特徴部分の位置を自動的に決定するステップが、前記第１の画像内の第１のエッジの位置を決定するステップを含み、
前記第２の画像内の前記第２の特徴部分の位置を自動的に決定するステップが、前記第２の画像内の第２のエッジの位置を決定するステップを含み、
前記第２の特徴部分からの空間情報を使用して前記第１の特徴部分の空間関係を測定するステップが、前記第１および第２のエッジが関係する空間関係を決定するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の画像内の前記第１の特徴部分の位置を自動的に決定するステップが、前記第１の画像内の複数のエッジの位置を決定するステップを含み、
前記第２の画像内の前記第２の特徴部分の位置を自動的に決定するステップが、前記第２の画像内の第２のエッジの位置を決定するステップを含み、
前記第２の特徴部分からの空間情報を使用して前記第１の特徴部分の空間関係を測定するステップが、前記第２の画像内の前記エッジを使用して決定した位置における前記第１の画像内の前記複数のエッジ間の関係を決定するステップを含む、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の画像が、前記第２のビームによって生じた放出物に由来する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１の放出物を検出するステップおよび第２の放出物を検出するステップが、異なる周波数のＸ線を検出するステップを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の放出物および前記第２の放出物のうちの一方がＸ線を含み、前記第１の放出物および前記第２の放出物のうちのもう一方が透過電子、後方散乱電子または２次電子を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の特徴部分からの空間情報を使用して前記第１の特徴部分の空間関係を測定するステップが、前記第２の画像内の線から指定された距離の位置における前記第１の画像内の２つのエッジの距離を決定するステップを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の特徴部分からの空間情報を使用して前記第１の特徴部分の空間関係を測定するステップが、線間の角度を決定するステップを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記加工物に向かって前記荷電粒子ビームを導くステップが、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型走査電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）または集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）顕微鏡を使用して前記加工物を走査するステップ、または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用して前記加工物を撮像するステップを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
第１の放出物を検出するステップまたは第２の放出物を検出するステップが、異なる検出器を使用して第１の放出物を検出するステップまたは第２の放出物を検出するステップを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記異なる検出器が、単一の検出器の異なるセグメントを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１の放出物を検出するステップと第２の放出物を検出するステップが、前記加工物の１回の走査の間に同時に実行される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
第１の放出物を検出するステップが、検出器を使用して第１の放出物を検出するステップを含み、第２の放出物を検出するステップが、同じ検出器を使用して第２の放出物を検出して前記第２の画像を形成する前に前記検出器を変更するステップを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記検出器を変更するステップが、検出器の電圧を変化させて２次電子または後方散乱電子を検出するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第２の放出物を検出するステップが、第２の放出物を検出して前記第２の画像を形成する前に前記荷電粒子ビームの特性を変更するステップを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
第２の放出物を検出して前記第２の画像を形成する前に前記荷電粒子ビームの特性を変更するステップが、前記ビームの入射エネルギーを変化させるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも２つの画像のうちの第１の画像上の少なくとも１つの特徴部分の空間関係を決定する方法であって、
荷電粒子ビーム・システム内の少なくとも１つの検出器を使用して少なくとも２つの画像を取得するステップと、
一組の計測ツールの中から第１の計測ツールを選択するステップであり、前記一組の計測ツールが、少なくとも１つの幾何学的特徴部分を識別し、前記少なくとも１つの幾何学的特徴部分の位置を決定するか、または画像内の少なくとも１つの幾何学的特徴部分の寸法もしくは特性を決定するソフトウェア・プロセスを含む、ステップと、
前記少なくとも２つの画像のうちの前記第１の画像上の第１の幾何学的特徴部分を含む領域の上に前記第１の計測ツールを配置するステップであり、前記第１の計測ツールが、前記第１の画像上の前記第１の幾何学的特徴部分の位置を自動的に決定する、ステップと、
前記第１の計測ツールの機能を実行するステップと、
前記一組の計測ツールの中から第２の計測ツールを選択するステップと、
前記少なくとも２つの画像のうちの第２の画像上の第２の幾何学的特徴部分を含む領域の上に前記第２の計測ツールを配置するステップであり、前記第２の計測ツールが、前記第２の画像上の前記第２の幾何学的特徴部分の位置を自動的に決定する、ステップと、
前記第２の計測ツールの機能を実行するステップであり、前記第１の計測ツールの機能を実行した結果が、前記第２の計測ツールの機能を実行する特性を規定する、ステップと
を含む方法。
【請求項１８】
前記第１の幾何学的特徴部分が、前記第１の画像上では見えるが、前記第２の画像上では十分には見えず、前記第２の幾何学的特徴部分が、前記第２の画像上では見えるが、前記第１の画像上では十分には見えない、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の幾何学的特徴部分が、前記第１および第２の画像上で見えるが、正確な測定を実行する際に使用するには、実行可能な十分なコントラストが欠けている、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の計測ツールを配置する位置が、前記第１の計測ツールの機能を実行することによって得られた情報を使用して決定される、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記一組の計測ツールが、弧ファインダ、エッジ・ファインダ、ライン・フィット・ファインダまたはパターン・ロケータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも２つの画像が、複数の検出器によって同時に取得される、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも２つの画像が、単一の検出器によって逐次的に取得される、請求項１７〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記画像が、ＥＤＸ元素マップ、ＥＥＬＳマップ、ＨＡＡＤＦマップ、ＳＥＭ構成において同時に動作する検出器のマップ、ＳＥＭ後方散乱画像、ＳＥＭ２次電子画像、ＦＩＢ画像または光学画像を含む、請求項１７〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記画像の組のうちの少なくとも１つの画像上に前記第２の計測ツールの結果を表示するか、または他のなんらかの方法で前記第２の計測ツールの結果を使用するステップをさらに含む、請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記計測ツールの機能を実行するステップが、少なくとも１つの追加の画像を生成するステップを含み、前記少なくとも１つの追加の画像が、前記計測ツールの機能を実行することによって決定されたデータを表示する、請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも２つの画像を互いの上に重ねて、既存の前記少なくとも２つの画像の他に新たな画像を生成するステップをさらに含む、請求項１７〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記重ねられた画像が、個々の画像をオンおよびオフにする能力を有し、オンが、その画像が示されていることと定義され、オフが、その画像が隠されていることと定義される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも２つの画像を互いの上に重ねるステップがさらに、前記重ねられた画像内の前記少なくとも２つの画像のそれぞれの画像の前記特徴部分の百分率を示す選択肢を含み、より低い百分率を選択すると前記特徴部分がより透明に見える、請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記少なくとも２つの画像が、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型走査電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）または集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）顕微鏡を使用して加工物を走査することによって、あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用して加工物を撮像することによって取得される、請求項１７〜２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記複数の検出器が、単一の検出器の異なるセグメントを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記少なくとも２つの画像が、加工物の１回の走査の間に取得される、請求項１７〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも２つの画像が単一の検出器を使用して取得され、前記単一の検出器が、後に解析して１つまたは複数の画像を生成することができる分光データを生成する能力を有する、請求項１７〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも２つの画像を取得するステップが、前記第１の画像を取得するのに使用した入射ビームのビーム特性のうちのあるビーム特性を変化させて、前記第２の画像を生成するステップを含み、前記あるビーム特性が、前記ビームのエネルギーまたは前記ビームの角度を含む、請求項１７〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも２つの画像を取得するステップが、前記第１の画像を取得するのに使用した前記検出器の検出器特性のうちのある検出器特性を変化させて、前記第２の画像を生成するステップを含む、請求項１７〜３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
加工物の画像を生成する荷電粒子ビーム・システムであって、
前記加工物に向かって荷電粒子ビームを導く荷電粒子ビーム・カラムと、
前記荷電粒子ビームに反応した前記加工物からの放出物を検出して少なくとも１つの画像を生成する少なくとも１つの検出器と、
コンピュータ命令を実行するプロセッサと、
第１の画像を生成するための前記荷電粒子ビームに反応した前記加工物からの第１の放出物から形成された前記第１の画像内の第１の特徴部分の位置を自動的に決定するコンピュータ命令、
第２の画像を生成するための前記荷電粒子ビームに反応した前記加工物からの第２の放出物から形成された前記第２の画像内の第２の特徴部分の位置を自動的に決定するコンピュータ命令であり、前記第１の画像内では、前記第２の特徴部分を、前記第１の特徴部分と前記第２の特徴部分の間の所望の空間関係を決定するのに十分な程度には認識できない、コンピュータ命令、および
前記第２の特徴部分からの空間情報を使用して前記第１の特徴部分の空間関係を測定するコンピュータ命令
を含むコンピュータ・メモリと
を備える荷電粒子ビーム・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画像を使用して寸法を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
「マイクロファブリケーション（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）」は、ミクロンまたはナノメートル規模の特徴部分を有する極めて小さな構造体の製造である。マイクロファブリケーション・プロセスは例えば、集積回路の製造、磁気媒体の読取り／書込み用の磁気ヘッドの構築、および小型の機械または電気機械デバイスの製作に使用されている。マイクロファブリケーション中には、製造プロセスが適正に稼働していること、および製造中の部品が製品仕様を満たしていることを保証するために、臨界寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を測定する必要がある。
【０００３】
微視的物体の臨界寸法およびその他の特性を決定するためには、その物体の画像を取得し、次いでその画像を測定することがしばしば必要である。例えば、微視的構造体はしばしば、電子顕微鏡画像を使用して観察および測定される。
【０００４】
半導体デバイスの開発中には、プロセスの成功およびプロセスの質を監視するために、デバイス構造体中に存在する化学元素の分布の測定が使用される。加工物上の一点一点において物質を同定する１つの技法は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ｅｎｅｒｇｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＥＤＳまたはＥＤＸ）と呼ばれており、この技法を、サンプルの元素分析または化学的特性評価に使用することができる。ＥＤＸでは、サンプルに向かって電子ビームを導き、この電子ビームに反応したサンプルから入来したＸ線のエネルギーを測定し、このエネルギーをヒストグラムとしてプロットしてスペクトルを形成する。測定されたスペクトルをさまざまな元素の既知のスペクトルと比較して、どの元素および化合物が存在するのかを決定することができる。
【０００５】
ＥＤＸを使用して、サンプル中の元素の空間分布を示す元素マップを形成することができる。この元素マップは、サンプルの表面の一点一点に電子ビームを移動させることによって作成される。それぞれのマップが単一の元素を示すいくつかのマップを作成して、加工物のあるエリアの組成を示すことができる。電子エネルギー損失分光法（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｅｎｅｒｇｙ  ｌｏｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＥＥＬＳ）、高角度散乱環状暗視野イメージング（ｈｉｇｈ−ａｎｇｌｅ  ａｎｎｕｌａｒ  ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ  ｉｍａｇｉｎｇ）（ＨＡＡＤＦ）などの他の技法は、非元素画像および元素マップを作成することができる。ＥＥＬＳは、電子がサンプルを通過したときに吸収されたエネルギーを測定する。サンプル中の異なる物質は、電子がサンプルを通過するときに異なる量のエネルギーを失わせる。そのため、電子が失ったエネルギーの量を測定することによってサンプルの構成物質を同定することができる。サンプルを通過した電子のエネルギーを測定し、元のビーム中の電子のエネルギーから出ていくエネルギーを差し引くことによって、エネルギーの損失量を決定する。ＥＥＬＳは、個々の元素を決定することができるだけでなく、それらの元素の化学的状態を決定することもできる。ＨＡＡＤＦは、透過型走査電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）でサンプルのマップを作成する方法である。画像は、環状暗視野検出器を使用して高角度で散乱した電子だけを集めることによって形成され、その画像は、サンプル中の原子の原子番号の違いに敏感である。
【０００６】
画像に対する測定または他の計測作業（ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ａｃｔｉｖｉｔｙ）を実行するためには、コントラストが、画像中にある特徴部分を認識するのに十分でなければならない。いくつかの方法では、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）などの重い元素に対するコントラストが、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）などの軽い元素に対するコントラストとは異なる。異なる元素は、異なる画像中に、異なる明瞭度で現れることがある。異なる元素は同じ画像中に一緒に現れないことがあるため、異なる元素からなる特徴部分間の幾何学的関係を測定することは困難なことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８，０９５，２３１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，８８０，１５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、微視的空間関係を測定する効率的な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態は、自動化された計測作業を実行するのに個々の画像が単独では十分な情報を含んでいないときに、同じ物体の少なくとも２つの画像からの情報を組み合わせて、自動化された計測を実行する方法を提供する。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態は、荷電粒子ビーム・システムの動作によって形成された画像を使用する。例えば、本発明の実施形態は、複数の検出器を備えた走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、複数の検出器を備えた集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）顕微鏡、明視野もしくは暗視野検出器またはさまざまなセグメント化検出器（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を備えた透過型走査電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用して取得した画像を使用する。本発明のいくつかの実施形態は、それぞれの画像が加工物の異なる元素を表示する複数の画像を使用する。
【００１１】
以上では、以下の本発明の詳細な説明をより十分に理解できるように、本発明の特徴および技術上の利点をかなり広く概説した。以下では、本発明の追加の特徴および利点を説明する。開示される着想および特定の実施形態を、本発明の同じ目的を達成するために他の構造を変更しまたは設計するための基盤として容易に利用することができることを当業者は理解すべきである。さらに、このような等価の構造は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨および範囲を逸脱しないことを当業者は理解すべきである。
【００１２】
次に、本発明および本発明の利点のより完全な理解のため、添付図面とともに解釈される以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】非元素ＨＡＡＤＦマップおよびアルミニウム（Ａｌ）の元素マップ、ニッケル（Ｎｉ）の元素マップ、ハフニウム（Ｈｆ）の元素マップ、タンタル（Ｔａ）の元素マップ、タングステン（Ｗ）の元素マップを含む、単一のトランジスタ構造体の複数の画像のセットを示す図である。
【図１Ｂ】非元素ＨＡＡＤＦマップおよびアルミニウム（Ａｌ）の元素マップ、ニッケル（Ｎｉ）の元素マップ、ハフニウム（Ｈｆ）の元素マップ、タンタル（Ｔａ）の元素マップ、タングステン（Ｗ）の元素マップを含む、単一のトランジスタ構造体の複数の画像のセットを示す図である。
【図１Ｃ】非元素ＨＡＡＤＦマップおよびアルミニウム（Ａｌ）の元素マップ、ニッケル（Ｎｉ）の元素マップ、ハフニウム（Ｈｆ）の元素マップ、タンタル（Ｔａ）の元素マップ、タングステン（Ｗ）の元素マップを含む、単一のトランジスタ構造体の複数の画像のセットを示す図である。
【図１Ｄ】非元素ＨＡＡＤＦマップおよびアルミニウム（Ａｌ）の元素マップ、ニッケル（Ｎｉ）の元素マップ、ハフニウム（Ｈｆ）の元素マップ、タンタル（Ｔａ）の元素マップ、タングステン（Ｗ）の元素マップを含む、単一のトランジスタ構造体の複数の画像のセットを示す図である。
【図１Ｅ】非元素ＨＡＡＤＦマップおよびアルミニウム（Ａｌ）の元素マップ、ニッケル（Ｎｉ）の元素マップ、ハフニウム（Ｈｆ）の元素マップ、タンタル（Ｔａ）の元素マップ、タングステン（Ｗ）の元素マップを含む、単一のトランジスタ構造体の複数の画像のセットを示す図である。
【図１Ｆ】非元素ＨＡＡＤＦマップおよびアルミニウム（Ａｌ）の元素マップ、ニッケル（Ｎｉ）の元素マップ、ハフニウム（Ｈｆ）の元素マップ、タンタル（Ｔａ）の元素マップ、タングステン（Ｗ）の元素マップを含む、単一のトランジスタ構造体の複数の画像のセットを示す図である。
【図２】１つの画像内の２つの幾何学的特徴部分間の、第２の画像内の幾何学的特徴部分によって定められた位置における水平寸法を測定する方法を示す流れ図である。
【図３Ａ】図２の諸ステップを示す図である。
【図３Ｂ】図２の諸ステップを示す図である。
【図３Ｃ】図２の諸ステップを示す図である。
【図４Ａ】第１の画像では見えるが第２の画像では見えない第１の特徴部分と、第１の画像では見えないが第２の画像では見える第２の特徴部分との間の角度を決定する方法の諸ステップを示す図である。
【図４Ｂ】第１の画像では見えるが第２の画像では見えない第１の特徴部分と、第１の画像では見えないが第２の画像では見える第２の特徴部分との間の角度を決定する方法の諸ステップを示す図である。
【図４Ｃ】第１の画像では見えるが第２の画像では見えない第１の特徴部分と、第１の画像では見えないが第２の画像では見える第２の特徴部分との間の角度を決定する方法の諸ステップを示す図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態のプログラムを実行するのに適した走査電子顕微鏡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態は、単一の画像中では測定に十分な程度には識別できない特徴部分間の幾何学的関係または他の関係を決定する方法を提供する。すなわち、それらの特徴部分のうちの１つの特徴部分は、その単一の画像では見えないか、または正確に測定するには不十分なコントラストを有する。本発明の実施形態は、第１の特徴部分が、第２の特徴部分を十分には示していない画像中で見え、第２の特徴部分が、正確に測定するのに十分なコントラストでは第１の特徴部分を示していない別の画像中で見えるときに、第１の特徴部分と第２の特徴部分の間の例えば距離または角度の測定を提供する。本発明の実施形態は、異なる元素マップ上に表示された異なる元素からなる特徴部分の寸法を測定する際に有用である。本明細書で使用される「特徴部分」は、単一のエッジ（ｅｄｇｅ）、または連結されたもしくは連結されていないエッジの組合せ、例えば直線または曲線、２次元形状を形成する連結された線、または線もしくは形状間の空間を含むことがある。
【００１５】
試料の臨界寸法を測定するためにはしばしば、ＥＤＸ、ＥＥＬＳ、ＨＡＡＤＦなどの異なる方法を使用して複数の画像を生成しなければならない。これらの技法の結果から生成された画像またはマップは、試料の一部の構造体だけを示すことがあり、他の構造体は示されないか、または正確な測定の実行に使用するのに十分なコントラストでは示されない。例えばタングステン元素マップでは、タングステンでできた構造体だけが画像中に示され、他の全ての構造体は示されない。試料の特徴部分間の一部の測定は、１つの画像の目に見える特徴部分および少なくとも１つの他の画像の目に見える特徴部分を使用して実行される。異なる画像中のこれらの目に見える特徴部分は、測定を実行するのに十分なコントラストで、しばしば１ナノメートル未満の正確さで示されることが好ましい。例えば、タングステン元素マップで見える構造体とハフニウム元素マップで見える構造体を一緒に使用して、これらの２つの構造体間の距離またはこれらの異なる構造体のエッジ間の角度を測定することができる。
【００１６】
本発明の実施形態は、ソフトウェア計測ツール（ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｔｏｏｌ）を使用することができる。本明細書では、「計測ツール」を、画像内の少なくとも１つの特徴部分を識別し、その少なくとも１つの特徴部分の位置を決定するため、および／または画像内の少なくとも１つの特徴部分の寸法を決定するためにその画像に対して使用されるソフトウェア・プロセスと定義する。例えば、計測ツールは、画像内の特徴部分の位置、画像内の２つ以上の特徴部分間の寸法、または画像内の単一の特徴部分の寸法を自動的に決定することができる。これらの寸法には、１つの特徴部分の長さ、幅もしくは高さ、または２つ以上の特徴部分間の距離または角度が含まれる。画面上に表示された図形および関連機能を含むことができるこのような計測ツールの例が、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第８，０９５，２３１号明細書に記載されている。計測ツールは、例えば画像の一部に枠を描くことによってユーザが指定した領域に対して機能することができ、計測ツールは次いで、その枠の中のエッジを見つけ出す、エッジ間の距離または角度を決定する、その枠の中のパターンと一致する枠外のパターンを見つけ出すなどの関連機能を実行する。
【００１７】
個々の計測ツールは、弧ファインダ（ａｒｃ  ｆｉｎｄｅｒ）、エッジ・ファインダ、ライン・フィット・ファインダ（ｌｉｎｅ  ｆｉｔ  ｆｉｎｄｅｒ）またはパターン・ロケータ（ｐａｔｔｅｒｎ  ｌｏｃａｔｏｒ）を含むことができる。弧ファインダは、弧ファインダがその上に置かれた領域内の円形の特徴部分を自動的に識別する。弧ファインダは、弧の中心の座標、弧の両端間の角度、弧の長さ、弧の両端間の距離および／または弧の半径を提供することができる。エッジ・ファインダは、エッジ・ファインダがその上に置かれた領域内の特徴部分のエッジまたは特徴部分の一組のエッジを自動的に決定し、それらのエッジの位置を自動的に決定する。２つのエッジ・ファインダによって、一組のエッジの中の２つのエッジ間の距離を測定することができる。いくつかの場合には、単一のエッジ・ファインダが、２つのエッジ・ファインダを合わせた能力を有する。すなわち、この単一のエッジ・ファインダは、２つのエッジの位置を決定し、それらの２つのエッジ間の距離を測定することができる。ライン・フィット・ファインダは、ライン・フィット・ファインダがその上に置かれた領域内の線状の特徴部分を自動的に決定し、それらの特徴部分の位置を自動的に決定する。ライン・フィット・ファインダは、画像のある領域に沿って線の方程式を決定することができる。複数のライン・フィット・ファインダが使用される場合には、結果として得られたデータを使用して、画像データ内のエッジ間の角度を決定することができる。パターン・ロケータは、パターン・ロケータがその上に置かれた領域内の指定されたパターンの実例を決定し、それらの位置を決定する。「自動化された」計測ツールは、手動でまたは自動的に配置することができ、次いで機能を自動的に実行する。任意選択で、例えばサンプルの大きなエリアを走査し、同様の特徴部分を認識し、同様の測定を実行することにより、サンプルが置かれた、視野よりも大きいエリアにわたってその機能を繰り返すことができる。いくつかの実施形態は、１つの画像上のエッジ・ファインダが別の画像上の別のエッジ・ファインダにリンクされる「シェイプリンキング（ｓｈａｐｅ−ｌｉｎｋｉｎｇ）」と呼ばれる図形ツールを使用する。これによってユーザは、異なる画像上のエッジ・ファインダ間の相互作用を図形的に容易に生み出すことができる。
【００１８】
複数の画像を一緒に使用するときには、それらの画像が互いに対して位置合わせされて、すなわち整列していなければならない。いくつかの場合には、画像のセットが本来的に既に位置合わせされている。例えば、画像を生成するのに走査プローブが使用されており、同時に動作する検出器が異なる画像を生成している場合、および検出に取消しタイムラグ（ｕｎｄｏ  ｔｉｍｅ−ｌａｇ）がない場合、画像は自動的に相互に関連づけられる。その他の場合には、位置合わせステップが必要となることがあり、この位置合わせステップは、相互相関技法または他の代替のパターン認識およびアライメント技法に基づくことができる。位置合わせには、平行移動、回転および／またはスケーリングによる画像の変形、ならびにより複雑な他の変形が伴うことがある。同じ検出器を使用して同時に複数の画像が得られるとき、作成される異なるマップ間の位置合わせは本来的に良好である傾向がある。例えば、ＥＥＬＳを逐次的に使用して異なる元素マップを作成するときなど、元素分析に使用する検出器が、作成される全てのマップに共通であるとき、これらの技法によって作成される異なるマップ間の位置合わせは本来的に良好である。しかし、たとえ異なる画像が同じ機器を使用して互いに数分のうちに得られたときであっても、熱的、機械的または電気的な不安定性のため、画像はドリフトする傾向がある。通常、画像取得シーケンス中にドリフト補正を使用して、画像の位置合わせを改善する。ドリフト補正技法は公知であり、例えばＷｅｌｌｓ他の「Ｂｅａｍ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」という名称の米国特許第７，８８０，１５１号明細書に記載されている。いくつかの場合には、ＨＡＡＤＦ非元素マップなどの１つの画像が、走査に関する異なる取得時間遅れに関連したわずかな位置合わせエラーを有することがある。画像間の位置合わせがずれている場合には、上述のとおりに再位置合わせを実行することができる。
【００１９】
図１Ａ〜図１Ｅは、単一の試料の異なるタイプの画像を示す。例えば、この一組の画像は、トランジスタ構造体の非元素マップおよび複数の元素マップを含む。図１ＡはＨＡＡＤＦ非元素マップ、図１Ｂ〜図１Ｅはそれぞれ、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）およびタングステン（Ｗ）の元素マップである。これらの画像は互いに良好に位置合わせされている。
【００２０】
いくつかの実施形態によれば、画像を良好に位置合わせした後、ユーザが、基準画像となる画像を選択する。自動化された第１の計測ツールを選択して、基準画像内に位置する第１の特徴部分を識別する。ユーザは、第２の特徴部分を含む第２の画像を選択する。自動化された第２の計測ツールを選択して、第２の画像中の第２の特徴部分を識別する。第１の特徴部分および自動化された第１の計測ツールを使用して、第２の計測ツールを配置する位置を決定することができ、または第２の特徴部分および自動化された第２の計測ツールを使用して、第１の計測ツールを配置する位置を決定することができる。いくつかの実施形態では、第１の幾何学的特徴部分および第１の幾何学的特徴部分上で使用した自動化された計測ツールが、第２の画像上に、自動化された第２の計測ツールのための視覚的な基準点として表示され、または第２の幾何学的特徴部分および第２の幾何学的特徴部分上で使用した自動化された計測ツールが、第１の画像上に、自動化された第１の計測ツールのための視覚的な基準点として表示される。次いで、別の計測ツールが、第１の幾何学的特徴部分と第２の幾何学的特徴部分の間の幾何学的関係、例えば距離、または角度などを決定することができる。
【００２１】
図２は、第１の画像内の２つの幾何学的特徴部分間の水平寸法を測定する方法を示す流れ図である。この方法では、第１の画像と良好に位置合わせされた第２の画像内の第３の幾何学的特徴部分の垂直位置を、この水平寸法の測定を正確に実行するための第２の画像内の基準点として使用する。ステップ２０２で、加工物に向かって荷電粒子ビームを導く。ステップ２０４で、荷電粒子ビーム・システム内の１つまたは複数の検出器を使用して第１および第２の画像を取得する。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームによる走査を２回以上実施して、異なる走査中に異なる画像を取得する。いくつかの実施形態では、１回の走査中に１つまたは複数の検出器によって複数の画像を取得する。画像取得方法が原因で第１の画像と第２の画像が本来的に位置合わせされていない場合、ステップ２０６で、第１の画像と第２の画像の位置合わせを実施する。ステップ２０８で、第１の画像内の第１の幾何学的特徴部分の位置を第１の計測ツールを使用して自動的に決定し、第１の計測ツールの機能を実行する。ステップ２１０で、第１の計測ツールの結果を、使用される他の計測ツールの結果を決定する際に使用する。いくつかの実施形態では、この結果を、良好に位置合わせされたこの一組の画像のうちのいずれかの画像上に表示する。ステップ２１２で、第２の画像内の第２の幾何学的特徴部分の位置を第２の計測ツールを使用して自動的に決定し、第２の計測ツールの機能を実行する。ステップ２１４で、第２の計測ツールの結果を表示するか、または第２の計測ツールの結果を他の方法で使用する。
【００２２】
図３Ａ〜図３Ｃは、画像内の特定の高さにおいて２つの幾何学的特徴部分間の水平距離を決定する方法を示す。この特定の高さは、これらの２つの幾何学的特徴部分を示す画像では見えないが、第１の画像と良好に位置合わせされた別の画像では見える第３の特徴部分によって定められる。図３Ａは、加工物の一部分の第１のタイプの第１の画像を示す。図３Ｂは、その加工物の同じ部分の異なるタイプの第２の画像を示し、この第２の画像には、第１の画像から情報の一部が転送されている。図３Ｃは、図３Ｂと同じ画像だが、図３Ｃには、第１の画像からの情報を使用した、第２の画像で見える２つの特徴部分間の空間関係の計算、この例では２つの特徴部分間の距離の計算も示されている。
【００２３】
図３Ａは、良好に位置合わせされた一組の画像のうちの第１の画像３００、すなわちトランジスタ構造体のハフニウム元素マップ内の目に見える第１の幾何学的特徴部分３０４を含む領域の上に置かれた第１のエッジ・ファインダ３０２を示している。この第１のエッジ・ファインダ３０２は、第１の幾何学的特徴部分３０４の第１のエッジ３０６の位置を決定する。第１のエッジ３０６は、全ての画像で見えるわけではないとはいえ、一組の画像中の全ての画像に共通であり、全ての画像が良好に位置合わせされているため、第１のエッジ３０６の位置を、一組の画像中の全ての画像内において基準点として使用することができる。図３Ｂは、同じトランジスタ構造体のタングステン元素マップである第２の画像３１０内の、目に見える第２の幾何学的特徴部分３１２を含む領域および目に見える第３の幾何学的特徴部分３１４を含む領域の上にそれぞれ置かれた第２のエッジ・ファインダ３１６および第３のエッジ・ファインダ３１８を示している。これらの２つのエッジ・ファインダは、第２の幾何学的特徴部分３１２の第２のエッジ３２４および第３の幾何学的特徴部分３１４の第３のエッジ３２６の位置を決定する。図３Ｃは、次いで、第２のエッジ・ファインダ３１６および第３のエッジ・ファインダ３１８によって、第２のエッジ３２４と第３のエッジ３２６の間の水平距離３２２が自動的に決定されることを示している。第２のエッジ３２４と第３のエッジ３２６の間の水平距離３２２は、第１のエッジ３０６の位置を基準点として使用して計算される。第２のエッジ３２４の位置と第３のエッジ３２６の位置は、第１のエッジ３０６の位置から同じ垂直距離３２０のところにある。
【００２４】
いくつかの実施形態では、第２のエッジ３２４と第３のエッジ３２６の間の水平距離３２２が画像３１０上に表示される。いくつかの実施形態では、第２のエッジ３２４と第３のエッジ３２６の間の水平距離３２２が別の機能で使用される。いくつかの実施形態では、ユーザが、単一のエッジ・ファインダなどの自動化された単一の計測ツールを使用して、第２のエッジ３２４および第３のエッジ３２６の位置を決定し、これらの２つのエッジ間の距離を決定する。
【００２５】
図４Ａ〜図４Ｃは、第１の画像では見えるが第２の画像では見えない第１の特徴部分と第１の画像では見えないが第２の画像では見える第２の特徴部分の間の角度を決定する方法を示す。図４Ａは、加工物の一部分の第１のタイプの第１の画像を示す。図４Ｂは、その加工物の同じ部分の第２のタイプの第２の画像を示す。図４Ｃは、図４Ａと同じ画像だが、図４Ｃには、第２の画像の特徴部分からの空間情報を使用した、第１の画像内の特徴部分の空間関係の測定も示されている。図４Ａは、トランジスタ構造体のタングステン元素マップである第１の画像４００内の第１の幾何学的特徴部分４０４を含む領域の上に第１のライン・フィット・ファインダ４０２が置かれていることを示している。第１のライン・フィット・ファインダ４０２は、第１の画像４００内の第１の幾何学的特徴部分４０４のエッジ全体に最もよく適合する第１の線４０６を決定し、その線を描く。図４Ｂは、同じトランジスタ構造体のハフニウム元素マップである第２の画像内の第２の幾何学的特徴部分４１４を含む領域の上に第２のライン・フィット・ファインダ４１２が置かれていることを示している。第２のライン・フィット・ファインダ４１２は、第２の画像内の第２の幾何学的特徴部分４１４のエッジ全体に最もよく適合する第２の線４１６を決定し、その線を描く。いくつかの実施形態では、第２の画像４１０に第１の線４０６も描かれる。図４Ｃは、次いで、最も良く適合した２本の線（４０６と４１６）間の角度４１８を決定することができることを示している。
【００２６】
いくつかの実施形態では、最も良く適合したこれらの２本の線間の角度が、別の計測ツールまたは別のソフトウェア・ツールによって決定される。いくつかの実施形態では、この角度が、一組の画像中の少なくとも１つの画像上に表示される。いくつかの実施形態では、この角度が別の機能で使用される。
【００２７】
本発明の他の実施形態は、元素マップ、非元素マップ、または他の撮像方法を使用して生成した他の画像、例えばＥＥＬＳマップのようなエネルギーがフィルタリングされたマップ、ＳＥＭ後方散乱画像、ＳＥＭ２次電子画像、ＦＩＢ画像、光学画像などを含むことができる。これらの画像は、同時にまたは時を異にして生成することができる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、それぞれの計測ツールの結果が、良好に位置合わせされた一組の画像中の全ての画像に示される。いくつかの実施形態では、それらの結果をそれぞれ示しまたは視界から隠すために、それらの結果をオンおよびオフにすることができる。いくつかの実施形態では、それらの画像を互いの上に重ねることができ、そのときにはそれぞれの画像の透明度を調整できることが好ましい。これによって、オペレータが、異なる画像上の異なる特徴部分を同時に見ること、または画像を切り換えることが可能になり、それによって異なる画像上に計測ツールを配置することが容易になる。このオーバレイを使用して画像の位置合わせをすることもできる。
【００２９】
本発明のいくつかの実施形態では、重ねられた画像のうちのさまざまな画像を組み合わせて、新たな単一の画像にすることもできる。重ねられた画像から生み出されたこれらの新たな単一の画像を、良好に位置合わせされた一組の画像中の画像として使用することもでき、したがって一組の画像中の画像と同じ特性を有することができる。これらの新たな単一の画像を使用して、重ねられた追加の単一の画像を生み出すこともできる。本発明のいくつかの実施形態では、これらの重ねられた画像がさらに、画像を「オン」または「オフ」にすることができ、それによってどの画像を表示しどの画像を隠すのかを制御することができる制御モジュールを有する。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態では、画像上に計測ツールを配置する方法が、数量に関して２つの画像だけに限定されない。本発明の方法に３つ以上の画像を含めて計測作業を実行することもできる。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態では、良好に位置合わせされた一組の画像中の画像のグレースケール、コントラストなどの色フォーマットを変更することができる。
【００３２】
図５は、本発明のいくつかの実施形態に基づくプログラムを実行するのに適したＸ線検出器５４０を備える走査電子ビーム・システム５００の一例である。システム５００は、走査電子顕微鏡５４１、電源および制御ユニット５４５を備える。カソード５５３とアノード５５４の間に電圧を印加することによって、カソード５５３から電子ビーム５３２が放出される。電子ビーム５３２は、集光レンズ５５６および対物レンズ５５８によって微細なスポットに集束する。電子ビーム５３２は、偏向コイル５６０によって試料の表面を２次元的に走査する。集光レンズ５５６、対物レンズ５５８および偏向コイル５６０の動作は電源および制御ユニット５４５によって制御される。
【００３３】
システム・コントローラ５３３が、走査電子ビーム・システム５００のさまざまな部分の動作を制御する。真空室５１０は、真空コントローラ５３４の制御の下、イオン・ポンプ５６８および機械式ポンピング・システム５６９によって排気される。
【００３４】
電子ビーム５３２は、下部真空室５１０内の可動式ＸＹＺステージ５０４上にあるサンプル５０２の表面に焦束させることができる。電子ビーム中の電子がサンプル５０２に当たるとサンプルはＸ線を放出する。このＸ線のエネルギーとサンプル中の元素との間には相関関係がある。電子ビームの入射領域の近くで、サンプルの元素組成に固有のエネルギーを有するＸ線が生成される。放出されたＸ線は、Ｘ線検出器５４０、好ましくはケイ素ドリフト検出器型のエネルギー分散検出器によって集められるが、検出したＸ線のエネルギーに比例した振幅を有する信号を生成する他のタイプの検出器を使用することもできる。後方散乱電子は、後方散乱電子検出器５４７によって検出される。後方散乱電子検出器５４７は、例えばマイクロチャンネル・プレートまたは半導体検出器を備えることができる。
【００３５】
Ｘ線検出器５４０からの出力は、プロセッサ５２０によって増幅され、分類される。プロセッサ５２０は、指定された時間中に検出されたＸ線の総数を数え、選択されたエネルギーおよびエネルギー分解能、ならびに好ましくは１チャンネルにつき１０〜２０ｅＶの間のチャンネル幅（エネルギー範囲）で分類する。同様に、後方散乱電子検出器５４７からの出力も、プロセッサ５２０によって増幅され、処理される。プロセッサ５２０は、コンピュータ・プロセッサ、オペレータ・インタフェース手段（キーボード、コンピュータ・マウスなど）、データおよび実行可能命令を記憶するプログラム・メモリ５２２、データの入出力用のインタフェース手段、実行可能なコンピュータ・プログラム・コードとして具体化された実行可能なソフトウェア命令、ならびに画像およびユーザが選択したそれらの画像に対する実行可能命令の結果をビデオ回路５４２を経由して表示する表示装置５４４を備えることができる。
【００３６】
プロセッサ５２０は、標準的な研究室パーソナル・コンピュータの一部とすることができ、典型的には、少なくともいくつかの形態のコンピュータ可読媒体に結合される。揮発性媒体および不揮発性媒体と取外し可能媒体および取外し不能媒体との両方を含むコンピュータ可読媒体は、プロセッサ５２０がアクセスすることができる使用可能な任意の媒体とすることができる。例として、コンピュータ可読媒体は、限定はされないが、コンピュータ・ストレージ媒体および通信媒体を含む。コンピュータ・ストレージ媒体には、コンピュータ可読の命令、データ構造、プログラム・モジュール、他のデータなどの情報を記憶する任意の方法または技術で実現された揮発性および不揮発性の、取外し可能および取外し不能の媒体が含まれる。コンピュータ・ストレージ媒体には例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリもしくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）もしくは他の光学ディスク・ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク・ストレージもしくは他の磁気・ストレージ・デバイス、または所望の情報を記憶する目的に使用することができ、プロセッサ５２０がアクセスすることができる他の媒体が含まれる。
【００３７】
プログラム・メモリ５２２は、取外し可能なおよび／または取外し不能で揮発性および／または不揮発性のメモリの形態のコンピュータ・ストレージ媒体を含むことができ、コンピュータ可読の命令、データ構造、プログラム・モジュールおよび他のデータを記憶することができる。概して、プロセッサ５２０は、コンピュータのさまざまなコンピュータ可読ストレージ媒体にさまざまな時点で記憶された命令によってプログラムされる。プログラムおよびオペレーティング・システムは、典型的には、例えばフロッピー・ディスク（登録商標）またはＣＤ−ＲＯＭに分配される。プログラムおよびオペレーティング・システムは、それらの媒体から、コンピュータの補助メモリにインストールまたはロードされる。実行時に、それらのプログラムおよびオペレーティング・システムは、コンピュータの電子的な主メモリに少なくとも部分的にロードされる。本明細書に記載された発明は、マイクロプロセッサまたは他のデータプロセッサと連携して後述する諸ステップを実行する命令またはプログラムを含む、これらのタイプのコンピュータ可読ストレージ媒体およびその他のさまざまなタイプのコンピュータ可読ストレージ媒体を含む。本発明はさらに、本明細書に記載された方法および技法に従ってプログラムされたコンピュータを含む。
【００３８】
このシステムから得られた画像を、画像メモリ部５２３などのメモリの一部分に記憶することができる。データ・テンプレート・メモリ部５２４は、サンプルの元素内容を決定するための元素の既知のスペクトルの定義、実施形態によっては物質の既知の回折パターンの定義などのデータ・テンプレートを記憶する。
【００３９】
示された実施形態は走査電子顕微鏡を含むが、他の実施形態は、透過型電子顕微鏡、透過型走査電子顕微鏡、集束イオン・ビーム顕微鏡などの他の機器を使用してサンプルの画像を生成することができる。Ｘ線蛍光システムを使用してサンプルからＸ線を生じさせることもできる。別の実施形態は、サンプルからの他の放射、例えばガンマ線を検出する。
【００４０】
この好ましい発明のいくつかの実施形態によれば、加工物の異なる２つの画像内の特徴部分間の関係を測定する方法であり、これらの画像が、荷電粒子ビーム・システムによって生成されたものである方法は、加工物に向かって荷電粒子ビームを導くステップと、荷電粒子ビームに反応した加工物からの第１の放出物を検出して第１の画像を生成するステップと、この荷電粒子ビームまたは第２の荷電粒子ビームに反応した加工物からの第２の放出物を検出して第２の画像を生成するステップと、第１の画像内の第１の特徴部分の位置を自動的に決定するステップと、第２の画像内の第２の特徴部分の位置を自動的に決定するステップであり、第１の画像内では、第２の特徴部分を、第１の特徴部分と第２の特徴部分の間の所望の空間関係を決定するのに十分な程度には認識できない、ステップと、第２の特徴部分からの空間情報を使用して第１の特徴部分の空間関係を測定するステップとを含む。
【００４１】
いくつかの実施形態では、第１の画像内の第１の特徴部分の位置を自動的に決定するステップが、第１の画像内の第１のエッジの位置を決定するステップを含み、第２の画像内の第２の特徴部分の位置を自動的に決定するステップが、第２の画像内の第２のエッジの位置を決定するステップを含み、第２の特徴部分からの空間情報を使用して第１の特徴部分の空間関係を測定するステップが、第１および第２のエッジが関係する空間関係を決定するステップを含む。いくつかの実施形態では、第１の画像内の第１の特徴部分の位置を自動的に決定するステップが、第１の画像内の複数のエッジの位置を決定するステップを含み、第２の画像内の第２の特徴部分の位置を自動的に決定するステップが、第２の画像内のエッジの位置を決定するステップを含み、第２の特徴部分からの空間情報を使用して第１の特徴部分の空間関係を測定するステップが、第２の画像内のエッジを使用して決定した位置における第１の画像内の複数のエッジ間の関係を決定するステップを含む。
【００４２】
いくつかの実施形態では、第２の画像が、第２のビームによって生じた放出物に由来する。いくつかの実施形態では、第１の放出物を検出するステップおよび第２の放出物を検出するステップが、異なる周波数のＸ線を検出するステップを含む。いくつかの実施形態では、第１の放出物および第２の放出物のうちの一方がＸ線を含み、第１の放出物および第２の放出物のうちのもう一方が透過電子、後方散乱電子または２次電子を含む。
【００４３】
いくつかの実施形態では、第２の特徴部分からの空間情報を使用して第１の特徴部分の空間関係を測定するステップが、第２の画像内の線から指定された距離の位置における第１の画像内の２つのエッジの距離を決定するステップを含む。いくつかの実施形態では、第２の特徴部分からの空間情報を使用して第１の特徴部分の空間関係を測定するステップが、線間の角度を決定するステップを含む。
【００４４】
いくつかの実施形態では、加工物に向かって荷電粒子ビームを導くステップが、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型走査電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）または集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）顕微鏡を使用して加工物を走査するステップ、または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用して加工物を撮像するステップを含む。いくつかの実施形態では、第１の放出物を検出するステップまたは第２の放出物を検出するステップが、異なる検出器を使用して第１の放出物を検出するステップ、または第２の放出物を検出するステップを含む。いくつかの実施形態では、異なる検出器が、単一の検出器の異なるセグメントを含む。
【００４５】
いくつかの実施形態では、第１の放出物を検出するステップと第２の放出物を検出するステップが、加工物の１回の走査の間に同時に実行される。いくつかの実施形態では、第１の放出物を検出するステップが、検出器を使用して第１の放出物を検出するステップを含み、第２の放出物を検出するステップが、同じ検出器を使用して第２の放出物を検出して第２の画像を形成する前に検出器を変更するステップを含む。例えば、エバーハート・ソーンリー検出器（Ｅｖｅｒｈａｒｄｔ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）（ＥＴＤ）のグリッドを２次電子を検出するように構成することによって、第１の画像を取得することができる。次いで、ＥＴＤのグリッドを後方散乱電子を検出するように構成することによって第２の画像を取得する。ＥＴＤのグリッドの電圧は、典型的には、２次電子を検出する目的には正、後方散乱電子を検出する目的には負である。いくつかの実施形態では、第２の放出物を検出するステップが、第２の放出物を検出して第２の画像を形成する前に荷電粒子ビームの特性を変更するステップを含む。例えば、１０ｋｅＶの入射エネルギーを有する荷電粒子ビームを使用して第１のＳＥＭ画像を取得し、次いで、ビームの入射エネルギーを５ｋｅＶに変更することによって第２のＳＥＭ画像を取得する。電子ビームを使用して表面よりも下の特徴部分を撮像することができる。第１の入射エネルギーを使用して、表面下の特徴部分の第１の画像を形成することができ、次いで、この入射エネルギーを変化させて、表面の特徴部分を示す第２の画像、または第１の画像の深さとは異なる深さにある表面下の特徴部分を示す第２の画像を形成することができる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、検出器を変更するステップが、検出器の電圧を変化させて２次電子または後方散乱電子を検出するステップを含む。いくつかの実施形態では、第２の放出物を検出するステップが、第２の放出物を検出して第２の画像を形成する前に荷電粒子の特性を変更するステップを含む。いくつかの実施形態では、第２の放出物を検出して第２の画像を形成する前に荷電粒子ビームの特性を変更するステップが、ビームの入射エネルギーを変化させるステップを含む。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、少なくとも２つの画像のうちの第１の画像上の少なくとも１つの特徴部分の空間関係を決定する方法は、荷電粒子ビーム・システム内の少なくとも１つの検出器を使用して少なくとも２つの画像を取得するステップと、一組の計測ツールの中から第１の計測ツールを選択するステップであり、一組の計測ツールが、少なくとも１つの幾何学的特徴部分を識別し、少なくとも１つの幾何学的特徴部分の位置を決定するか、または画像内の少なくとも１つの幾何学的特徴部分の寸法もしくは特性を決定するソフトウェア・プロセスを含む、ステップと、少なくとも２つの画像のうちの第１の画像上の第１の幾何学的特徴部分を含む領域の上に第１の計測ツールを配置するステップであり、第１の計測ツールが、第１の画像上の第１の幾何学的特徴部分の位置を自動的に決定する、ステップと、第１の計測ツールの機能を実行するステップと、一組の計測ツールの中から第２の計測ツールを選択するステップと、少なくとも２つの画像のうちの第２の画像上の第２の幾何学的特徴部分を含む領域の上に第２の計測ツールを配置するステップであり、第２の計測ツールが、第２の画像上の第２の幾何学的特徴部分の位置を自動的に決定する、ステップと、第２の計測ツールの機能を実行するステップであり、第１の計測ツールの機能を実行した結果が、第２の計測ツールの機能を実行する特性を規定する、ステップとを含む。
【００４８】
いくつかの実施形態では、第１の幾何学的特徴部分が、第１の画像上では見えるが、第２の画像上では十分には見えず、第２の幾何学的特徴部分が、第２の画像上では見えるが、第１の画像上では十分には見えない。いくつかの実施形態では、第１の幾何学的特徴部分が、第１および第２の画像上で見えるが、正確な測定を実行する際に使用するには、実行可能な十分なコントラストが欠けている。いくつかの実施形態では、第２の計測ツールを配置する位置が、第１の計測ツールの機能を実行することによって得られた情報を使用して決定される。
【００４９】
いくつかの実施形態では、一組の計測ツールが、弧ファインダ、エッジ・ファインダ、ライン・フィット・ファインダまたはパターン・ロケータのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像が、複数の検出器によって同時に取得される。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像が、単一の検出器によって逐次的に取得される。本明細書で使用する画像の同時取得は、後に解析されて複数の画像を生成する信号を単一の検出器から得ることを含む。例えば、電子ビームで走査したときに、１つの分光計がスペクトル情報を集め、次いで、そのスペクトル情報を解析して、異なる元素マップを複数作成することができる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像が、複数の検出器によって同時に取得される。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像が、単一の検出器によって逐次的に取得される。いくつかの実施形態では、これらの画像が、ＥＤＸ元素マップ、ＥＥＬＳマップ、ＨＡＡＤＦマップ、ＳＥＭ構成において同時に動作する検出器のマップ、ＳＥＭ後方散乱画像、ＳＥＭ２次電子画像、ＦＩＢ画像または光学画像を含む。
【００５１】
いくつかの実施形態では、この方法がさらに、画像の組のうちの少なくとも１つの画像上に第２の計測ツールの結果を表示するか、または他のなんらかの方法で第２の計測ツールの結果を使用するステップを含む。いくつかの実施形態では、計測ツールの機能を実行するステップが、少なくとも１つの追加の画像を生成するステップを含み、少なくとも１つの追加の画像が、計測ツールの機能を実行することによって決定されたデータを表示する。
【００５２】
いくつかの実施形態では、この方法がさらに、少なくとも２つの画像を互いの上に重ねて、既存の少なくとも２つの画像の他に新たな画像を生成するステップを含む。いくつかの実施形態では、重ねられた画像が、個々の画像をオンおよびオフにする能力を有し、オンが、その画像が示されていることと定義され、オフが、その画像が隠されていることと定義される。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像を互いの上に重ねるステップがさらに、重ねられた画像内の少なくとも２つの画像のそれぞれの特徴部分の百分率を示すオプションを含み、より低い百分率を選択すると特徴部分がより透明に見える。
【００５３】
いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像が、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型走査電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）または集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）顕微鏡を使用して加工物を走査することによって、あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用して加工物を撮像することによって取得される。いくつかの実施形態では、複数の検出器が、単一の検出器の異なるセグメントを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像が、加工物の１回の走査の間に取得される。
【００５４】
いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像が単一の検出器を使用して取得され、この単一の検出器が、後に解析して１つまたは複数の画像を生成することができる分光データを生成する能力を有する。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像を取得するステップが、第１の画像を取得するのに使用した入射ビームのビーム特性のうちのあるビーム特性を変化させて、第２の画像を生成するステップを含み、このあるビーム特性が、ビームのエネルギーまたはビームの角度を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの画像を取得するステップが、第１の画像を取得するのに使用した検出器の検出器特性のうちのある検出器特性を変化させて、第２の画像を生成するステップを含む。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態によれば、加工物の画像を生成する荷電粒子ビーム・システムは、加工物に向かって荷電粒子ビームを導く荷電粒子ビーム・カラムと、荷電粒子ビームに反応した加工物からの放出物を検出して少なくとも１つの画像を生成する少なくとも１つの検出器と、コンピュータ命令を実行するプロセッサと、第１の画像を生成するための荷電粒子ビームに反応した加工物からの第１の放出物から形成された第１の画像内の第１の特徴部分の位置を自動的に決定するコンピュータ命令、第２の画像を生成するための荷電粒子ビームに反応した加工物からの第２の放出物から形成された第２の画像内の第２の特徴部分の位置を自動的に決定するコンピュータ命令であり、第１の画像内では、第２の特徴部分を、第１の特徴部分と第２の特徴部分の間の所望の空間関係を決定するのに十分な程度には認識できない、コンピュータ命令、および第２の特徴部分からの空間情報を使用して第１の特徴部分の空間関係を測定するコンピュータ命令を含むコンピュータ・メモリとを備える。
【００５６】
本発明の好ましい方法または装置は多くの新規の態様を有する。本発明は、異なる目的を有する異なる方法または装置として実施することができるため、全ての実施形態に全ての態様が存在する必要はない。さらに、記載された実施形態の態様の多くは別々に特許を受けることができる。本発明は幅広い適用可能性を有し、上記の例において説明し、示した多くの利点を提供することができる。本発明の実施形態は、具体的な用途によって大きく異なる。全ての実施形態が、これらの全ての利点を提供するわけではなく、全ての実施形態が、本発明によって達成可能な全ての目的を達成するわけでもない。
【００５７】
本発明の実施形態は、コンピュータ・ハードウェアもしくはハードウェアとソフトウェアの組合せによって、または非一時的コンピュータ可読メモリに記憶されたコンピュータ命令によって実現することができることも認識すべきである。本発明の方法は、標準プログラミング技法を使用した、本明細書に記載された方法および図に基づくコンピュータ・プログラムとして実現することができる。ここで言うコンピュータ・プログラムには、コンピュータ・プログラムを含むように構成されたコンピュータ可読の非一時的ストレージ媒体が含まれ、そのように構成されたストレージ媒体は、コンピュータを、事前に決定された特定の方式で動作させる。コンピュータ・システムと通信するため、それぞれのプログラムは、高水準手続き型プログラミング言語またはオブジェクト指向プログラミング言語で実現することができる。しかしながら、所望ならば、それらのプログラムを、アセンブラ言語または機械語で実現することもできる。いずれにせよ、その言語は、コンパイルまたは解釈される言語とすることができる。さらに、そのプログラムは、そのプログラムを実行するようにプログラムされた専用集積回路上で実行することができる。
【００５８】
さらに、方法論は、限定はされないが、荷電粒子ツールもしくは他の撮像装置とは別個の、荷電粒子ツールもしくは他の撮像装置と一体の、または荷電粒子ツールもしくは他の撮像装置と通信するパーソナル・コンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレーム、ワークステーション、ネットワーク化されたコンピューティング環境または分散コンピューティング環境、コンピュータ・プラットホームなどを含む、任意のタイプのコンピューティング・プラットホームで実現することができる。本発明の諸態様は、取外し可能であるか、またはコンピューティング・プラットホームと一体であるかを問わない、ハードディスク、光学式読取りおよび／もしくは書込みストレージ媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの非一時的ストレージ媒体上または非一時的ストレージ・デバイス上に記憶された機械可読コードであって、プログラム可能なコンピュータが、本明細書に記載された手順を実行するために、そのストレージ媒体またはストレージ・デバイスを読み取ったときに、そのコンピュータを構成し、動作させるために、そのコンピュータが読み取ることができるように記憶された機械可読コードとして実現することができる。さらに、機械可読コードまたは機械可読コードの一部を、有線または無線ネットワークを介して伝送することができる。本明細書に記載された発明は、マイクロプロセッサまたは他のデータ処理装置と連携して上述の諸ステップを実現する命令またはプログラムを含む、これらのさまざまなタイプの非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体、およびその他のさまざまなタイプの非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体を含む。本発明はさらに、本明細書に記載された方法および技法に従ってプログラムされたコンピュータを含む。
【００５９】
入力データに対してコンピュータ・プログラムを使用して、本明細書に記載された機能を実行し、それによって入力データを変換して出力データを生成することができる。この出力情報は、表示モニタなどの１つまたは複数の出力装置に出力される。本発明の好ましい実施形態では、変換されたデータが物理的な実在する物体を表し、これには、その物理的な実在する物体の特定の視覚的描写を表示画面上に生成することが含まれる。
【００６０】
特記しない限り、本出願では、用語「加工物」、「サンプル」、「基板」および「試料」が相互に交換可能に使用されている。さらに、本明細書において、用語「自動」、「自動化された」または類似の用語が使用されるとき、これらの用語は、自動プロセスもしくは自動ステップまたは自動化されたプロセスもしくは自動化されたステップの手動による開始を含むものと理解される。用語「寸法」は、長さ、幅、角度など、測定可能な一切の空間関係を含む。
【００６１】
上記の議論および特許請求の範囲では、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、オープン・エンド（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）型の用語として使用されており、したがって、これらの用語は、「．．．を含むが、それらだけに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」ことを意味すると解釈すべきである。本明細書で特に定義されていない場合、その用語は、その通常の一般的な意味で使用されることが意図されている。添付図面は、本発明の理解を助けることが意図されており、特記しない限り、一定の比率では描かれていない。本発明を実施するのに適した粒子ビーム・システムは例えば、本出願の譲受人であるＦＥＩ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。
【００６２】
本発明および本発明の利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された実施形態に、さまざまな変更、置換および改変を加えることができることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲が、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。当業者なら本発明の開示から容易に理解するように、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行し、または実質的に同じ結果を達成する既存のまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを、本発明に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、このようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを含むことが意図されている。
【符号の説明】
【００６３】
５００  走査電子ビーム・システム
５０２  サンプル
５０４  可動式ＸＹＺステージ
５１０  真空室
５３３  システム・コントローラ
５３４  真空コントローラ
５４０  Ｘ線検出器
５４１  走査電子顕微鏡
５４２  ビデオ回路
５４４  表示装置
５４５  電源／制御ユニット
５４７  後方散乱電子検出器
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【外国語明細書】
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2014182123000002.pdf
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