(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上のパターンの高さを決定するためのコンピュータ実施方法であって、
前記パターンの測定画像を取得するステップであり、前記パターンの前記測定画像が前記パターンの前記高さを示す、ステップと、
シャドウモデルを使用して、前記パターンの予測画像を生成するステップであり、前記予測画像が前記パターンの推定高さの関数に関連付けられ、前記パターンの前記推定高さが前記シャドウモデルへの入力として提供される、ステップと、
コンピュータプロセッサによって、前記パターンの前記測定画像を前記パターンの影の前記予測画像と比較することによって前記パターンの前記高さを計算するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記測定画像を取得するステップが１つまたは複数の側部検出器から画像データを収集することを使用するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記予測画像を生成するステップが、
閉塞エッジであると判定されたパターンエッジの平面輪郭から閉塞輪郭を生成するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
閉塞輪郭の各点に対して、各方向について、他のどの点が影響を受けるかを推定し、前記影響を受ける点のそれぞれにシャドウ値を追加するステップ、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
エッジ検出技法を使用してエッジ点を特定する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記閉塞輪郭を使用して、前記測定画像と比較される前記予測画像を生成するステップ、をさらに含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項７】
予測画像のセットを生成するステップであって、各予測画像がそれぞれの推定高さと関連付けられている、ステップ、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記測定画像を前記予測画像のそれぞれと比較するステップと、
前記測定画像と最も密接に一致する前記予測画像を選択するステップと、
前記選択された予測画像に関連付けられた前記推定高さを、前記パターンの前記計算された高さであるとして使用するステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記シャドウモデルがシャドウイングによって引き起こされる収量の損失を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
半導体ウエハ上のパターンの高さを決定するためのシステムであって、
メモリと、
前記メモリに動作可能に結合されたコンピュータプロセッサであり、
前記パターンの測定画像を取得することであり、前記パターンの前記測定画像が前記パターンの前記高さを示す、取得することと、
シャドウモデルを使用して前記パターンの予測画像を生成することであり、前記予測画像が前記パターンの推定高さの関数と関連付けられ、前記パターンの前記推定高さが前記シャドウモデルへの入力として提供される、生成することと、
前記パターンの前記測定画像を前記パターンの影の前記予測画像と比較することによって前記パターンの前記高さを計算することと
を実行するコンピュータプロセッサと、
を備えるシステム。
【請求項１１】
前記パターンの前記測定画像が１つまたは複数の側部検出器から画像データを収集することによって生成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
閉塞エッジである判定されたパターンエッジの平面輪郭から閉塞輪郭を生成する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
閉塞輪郭の各点に対して、各方向について、他のどの点が影響を受けるかを推定し、前記影響を受ける点のそれぞれにシャドウ値を追加する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
エッジ検出技法を使用してエッジ点を特定する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記閉塞輪郭を使用して、前記測定画像と比較される前記予測画像を生成する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
予測画像のセットが生成され、各予測画像がそれぞれの推定高さに関連付けられる、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記測定画像をそれぞれの前記予測画像と比較することと、
前記測定画像と最も密接に一致する前記予測画像を選択することと、
前記選択された予測画像に関連付けられた前記推定高さを、前記パターンの前記計算された高さであるとして使用することと、
をさらに実行する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記シャドウモデルがシャドウイングによって引き起こされる収量の損失を示す、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、半導体ウエハの検査に関し、より詳細には、シャドウモデルを使用して、半導体ウエハ上のパターンの高さを決定することに関連する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ上に位置するパターンの寸法を測定するためのいくつかの公知の技法がある。パターンの高さ（または深さ）、あるいはデバイスの酸化物の凹部またはフィンなどのパターンの特定の特徴を測定する必要がある場合がある。高さを測定する技法の１つは、「シャドウ効果」と呼ばれる。本技法は、パターンに対して特定の位置に位置する検出器を使用するものであり、この検出器は、側壁などのパターンの一部による閉塞のために応答電子の一部を受け取らず、それによって影が作成される。
【発明の概要】
【０００３】
以下は、本開示の一部の態様の基本的な理解を提供するための本開示の簡略化された概要である。本概要は、本開示の広範囲にわたる概要ではない。本開示の主要なまたは重要な要素を特定することも、本開示の特定の実施態様の範囲または請求項の範囲を画定することも意図されていない。その唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、本開示の一部の概念を簡略化された形態で提示することである。
【０００４】
ある特定の実施態様では、本開示は、半導体ウエハ上のパターンの高さを決定するためのコンピュータ実施方法を実行し、本方法は、パターンの測定画像を取得するステップであって、パターンの測定画像がパターンの高さを示す、ステップと、シャドウモデルを使用して、パターンの予測画像を生成するステップであって、予測画像がパターンの推定高さの関数に関連付けられ、パターンの推定高さがシャドウモデルへの入力として提供される、ステップと、コンピュータプロセッサによって、パターンの測定画像をパターンの影の予測画像と比較することによってパターンの高さを計算するステップと、を含む。
【０００５】
本開示の実施態様は、半導体ウエハ上のパターンの高さを決定するためのシステムにも対応することができる。本システムは、メモリと、メモリに動作可能に結合されたコンピュータプロセッサであって、パターンの測定画像を取得することであり、パターンの測定画像がパターンの高さを示す、取得することと、シャドウモデルを使用して、パターンの予測画像を生成することであり、予測画像がパターンの推定高さの関数と関連付けられ、パターンの推定高さがシャドウモデルへの入力として提供される、生成することと、パターンの測定画像をパターンの影の予測画像と比較することによってパターンの高さを計算することとを実行するコンピュータプロセッサと、を含む。
【０００６】
一部の実施態様では、非一時的なコンピュータ可読媒体は、処理デバイスによって実行されると、処理デバイスに上述のタスクを実行させる命令を含むことができる。
【０００７】
本開示は、以下に与えられる詳細な説明、および本開示の様々な実施態様の添付図面からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一部の実施形態による、半導体ウエハ上のパターンの高さを決定するためのシステムである。
【図２Ａ】本開示の一部の実施形態による、半導体ウエハを電子ビームで走査し、いくつかの電子検出器間の電子の分布を検出するためのＳＥＭの概略構成の側面図である。
【図２Ｂ】本開示の一部の実施形態による、半導体ウエハを電子ビームで走査し、いくつかの電子検出器間の電子の分布を検出するためのＳＥＭの概略構成の上面図である。
【図３Ａ】一部の実施形態による、システムおよびそのサブシステムを概略的に示す機能ブロック図である。
【図３Ｂ】一部の実施形態による、特定のサブシステムの機能ブロック図である。
【図４Ａ】本開示の一部の実施形態による、吸収−反射モデルを用いた影の計算である。
【図４Ｂ】本開示の一部の実施形態による、吸収−反射モデルを用いた影の計算である。
【図４Ｃ】本開示の一部の実施形態による、吸収−反射モデルを用いた影の計算である。
【図５Ａ】本開示の一部の実施形態による、特定の検出器から観察されるような影をシミュレートするために、パターンのエッジによる吸収および反射のモデリングである。
【図５Ｂ】本開示の一実施形態による、影を示すＳＥＭ画像である。
【図６】本開示の一実施形態による、側壁の近くに位置する特定のピクセルに対する側壁の影響を概略的に示す図である。
【図７】本開示の一実施形態による、側壁の近くに位置する特定のピクセルに対する側壁の影響がどのようにモデル化されるかを概略的に示す図である。
【図８Ａ】本開示の一実施形態による、エッジの平面輪郭から閉塞輪郭がどのように生成されるかを示す図である。
【図８Ｂ】本開示の実施形態による、シャドウモデルが閉塞輪郭上の各点の影響領域をどのように考慮に入れるかを示す図である。
【図９】本開示の実施態様が動作することができる例示的なコンピュータシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の態様は、半導体ウエハの検査を対象とし、特に、半導体ウエハ上の特定のパターンの高さを決定することを対象とする。「パターン」は、半導体ウエハ上に設けられた１つまたは複数の特徴と理解されるべきである。本開示の目的のために、パターンは、典型的には、時として「谷」と呼ばれることがある、パターンをウエハの平面ベースと区別する高さまたは深さを有する。パターンは、側壁またはエッジを有する。パターンは、谷に対するその高さのために「影」を作成する。
【００１０】
典型的には、電子ビームが試料表面の観察領域上に照射され、画像（例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像）が監視領域の斜め上方に配置された検出器からの、二次電子の検出信号に基づいて取得される。画像に現われるパターンの影の長さが検出される。次いで、パターンの高さは、検出された影の長さと、事前に取得された試料表面に対する検出器の見かけの角度とに基づいて、式によって計算される。パターンのエッジに直交する線上の二次電子の強度分布が抽出され、パターンの影の長さは、強度分布の凹み部分が所定のしきい値と交差する２点間の距離として取得される。
【００１１】
限界寸法ＳＥＭ（ＣＤ−ＳＥＭ）として知られている計測法を使用してパターンの側壁角度を測定することができる。パターンの高さおよびエッジ幅は、ＣＤ−ＳＥＭでは複数の検出器からの各チャネルの信号強度プロファイルの分析によって測定することができる。エッジ幅は、信号強度プロファイルのピーク幅によって測定される。しかし、エッジ幅が一次電子ビーム径よりも小さい場合、パターンの正確なエッジ幅を測定することは不可能である。
【００１２】
上述のＣＤ−ＳＥＭ手法は、主にＳＥＭの精密測定を使用して実行される三角法計算を利用することによって、半導体ウエハ上の特徴の寸法を決定する。いずれの技法もモデルを使用せずに、精密なオンウエハ測定を必要とする代わりに、推定高さからパターンの高さを計算する。本開示は、シャドウモデルを使用して、精密なオンウエハ測定なしにパターンの高さを正確に予測する。
【００１３】
本開示では、半導体ウエハ上のパターンの高さは、パターンの測定画像を、シャドウモデルによって生成されるようなパターンの予測画像と比較することによって決定される。パターンの推定高さがシャドウモデルへの入力として提供される。シャドウモデルは、予測画像を生成するために使用される閉塞輪郭を生成する。予測画像のセットが生成され、各予測画像は、推定高さに関連付けられる。測定画像と最も密接に一致する予測画像に対応する推定高さがシャドウモデルによって計算される高さとして使用される。
【００１４】
本開示の利点は、物理的プロセスに実質的に依存しない幾何学的アルゴリズムの使用を含むが、これに限定されることなく、プロセスを非常に堅牢かつ信頼性の高いものにする。プロセスに必要な較正は、高さマップなどの他のウエハ検査技法に必要なものと同じであり、すなわち、追加の較正を必要としない。
【００１５】
提案された検査／測定技法は、ＳＥＭの電子ビームに応答して半導体ウエハの表面によって放射される二次電子を含むすべてのタイプの電子に基づくＳＥＭ測定を使用して実施することができる。測定画像は、検出器からＳＥＭ画像データを収集し、収集されたデータに信号処理を適用することによって得ることができる。測定画像は、以前に記憶された画像データであってもよい。
【００１６】
上述したように、提案された概念は、影画像を使用することによって精密な測定への代替手法を可能にする。例えば、本手法は、測定画像データをシャドウモデルによってモデル化された予測影画像と繰り返し比較することができるため、複雑な測定を行うことなく、電子の検出から導出された測定画像データ（例えば、ＳＥＭ画像）に基づくパターン高さの推定が可能になり、これによってパターン高さのより正確な推定値を取得することができる。
【００１７】
図１は、２つのサブシステムＳ１およびＳ３と、ＳＥＭなどの測定システムと、を有するシステムＳ３を備える実施形態を示す。システムＳ１は、シャドウモデルを使用することによって半導体ウエハ（例えば、Ｗ）上のパターンの予測画像を取得するために、メモリ（Ｍ）に関連付けられた（ハードウェアユニット、ソフトウェア製品またはソフトウェアアプリケーションを含むことができる）ＳＰ１としてマーキングされたモデリングプロセッサを備える。第２のシステムＳ２は、測定画像を処理し、予測画像を処理し、これを測定画像と比較するためのＳＰ２とマーキングされたプロセッサをさらに備える。システムＳ１およびＳ２は、ディスプレイＤおよびキーボードＫを備えた自立型コンピュータＣに配置されてもよい。コンピュータＣは、通信回線Ｌを介してＳＥＭと通信する。
【００１８】
拡張システムＳ３は、電子ビーム源を組み込むＳＥＭと、ＳＥＭに挿入されると、半導体ウエハＷを監視して輝度データを収集するように配置された１つまたは複数の検出器と、をさらに備えることができる。ＳＥＭは、収集されたデータを処理して測定画像にすることができ、または収集されたデータを第２のシステムＳ２に供給してその内部で測定画像を形成および処理することができる。
【００１９】
図２Ａおよび図２Ｂは、ＳＥＭでデータを収集して測定画像を生成するための構成を示す。図２Ａは、側面図を示し、図２Ｂは、上面図を示す。電子銃Ｇは、一次電子ＰＥの電子ビームによって、パターンＰを有するウエハＷを走査する。ＰＥとウエハＷ上のパターンＰとの衝突によって生成される二次電子ＳＥは、ウエハから放射または反射され、検出器Ｄ０（頂部検出器）および分割検出器と呼ばれる追加の検出器Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４によって検出される電子を含む。検出器のそれぞれが、ＳＥの一部を検出し、したがって、パターンの位置および特定の検出器の位置に応じて、輝度分布の特定の一部を感知する。図２Ａは、ＰＥビームが現在パターンＰに当たっているウエハ上の位置（ピクセルＰＸ）の周りに形成された電子雲ＥＣを示し、したがって、検出器Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２は、ＰＸに作成された二次電子ＳＥの一部を受け取る。
【００２０】
図３Ａは、半導体ウエハＷ上のパターンの影の予測画像をモデル化するためのサブシステム１（Ｓ１）を概略的に示すブロック図である。サブシステムＳ１は、パターンの高さを決定するためにＳ１のモデルを使用する別のより大きなサブシステム２（Ｓ２）の一部とすることができる。
【００２１】
図３Ａの流れ図１０は、Ｓ１、Ｓ２、およびＳ３の動作を互いに組み合わせて示す。Ｓ１は、対象とするパターンの平面輪郭に関する情報（例えば、Ｓ２のブロック１４から、またはプログラムもしくはオペレータからの）、およびパターンの推定高さに関する情報を受け取るモデリングブロック１２を含む。シャドウモデルを適用することによって、ブロック１２は、パターンの影の予測画像を生成する。予測画像は、検出器ごとに、または組み合わされた予測画像として作成されてもよく、ウエハＷの様々なタイプの検査にさらに使用されてもよい。例えば、予測画像は、Ｓ２においてパターンの高さを決定するために使用されてもよい。Ｓ２は、測定画像から平面輪郭を取得するサブシステムＳ１を含む（ブロック１４）。ＳＥＭからの測定画像は、モデリングブロック１２によって計算された予測画像と比較するために処理ブロック１６にも供給される。例えば、測定画像は、特定の検出器によって感知された画像、または検出器ごとの画像から構築された組み合わされた画像であってもよい。
【００２２】
予測画像は、様々な推定高さに対して再計算され、実画像と予測画像の比較ペア間の差が最小になる最良の高さに繰り返し到達する。画像のペアは、ピクセルごとに比較されてもよく、累積誤差ＣＥは、特定の高さ値に対して計算された特定の予測画像ごとに決定されてもよい。推定高さ値のセットに対して予測画像のセットをモデル化すると、最小の累積誤差（ＭＣＥ）は、システムＳ２によって決定され得て、最良の高さは、ＭＣＥとなった高さ値として選択され得る。
【００２３】
システム３（Ｓ３）は、システムＳ２に測定画像データを一緒に供給する検出器（図示せず）を有するＳ２およびＳＥＭ（１８）を含む拡張されたシステムである。
【００２４】
図３Ｂは、Ｓ１によって（モデリングブロック１２によって）実行される簡略化された方法を示す。ブロック１２は、パターンの平面（２Ｄ）輪郭、およびその推定高さに関する情報を受け取る。最初に、シャドウモデルを使用して、１つまたは複数の特定の検出器に対するパターンの周りの吸収（結果として実際の影または低輝度領域になる）および反射（結果として明るい領域になる）をモデル化する。したがって、このモデルは、吸収−反射モデルと呼ばれることがある。本方法は、さらなるシミュレーションのために、ウエハの材料を特徴づける反射係数および他のパラメータを見つけることに進む。次いで、本方法は、第１および第２のステップの結果に基づいて検出器の予測画像をシミュレートすることに進む。予測画像は、検出器ごとの画像または累積画像であってもよい。
【００２５】
モデル（および方法のモデル化のステップ）は、２つ以上のシャドウイングポイント（またはエッジポイント）を結ぶ線である閉塞輪郭を決定するステップを含むことができ、シャドウイングポイントは、パターンの推定高さを有し、特定の検出器への電子の伝播に影響を与える。シャドウイングポイントは、エッジ検出技法に基づいて計算される。パターンの平面輪郭は、モデルによって検出器ごとに閉塞輪郭に変換される。モデルは、シャドウイングポイントを特定するためにどのエッジ検出技法が使用されるかには依存しない。
【００２６】
モデルにより、検出器のそれぞれに対してパターンの（予測画像である）マルチピクセル輝度画像を構築することができる。「シャドウ」モデルにより、パターン高さの推定値を有する決定された平面（２Ｄ）輪郭によって作成され、少なくとも１つの特定の検出器から観察される、パターン上およびその周囲の輝度分布の画像を予測することが可能になる。
【００２７】
さらに詳細には、モデルは、以下の考慮事項、すなわち、特定のピクセルの近隣閉塞輪郭への近接と、近隣閉塞輪郭に対応する推定高さと、（その輪郭によってある検出器から閉塞された電子は、別の検出器に向かって部分的に反射される可能性があるため）前記ピクセルと前記近隣閉塞輪郭と検出器との間の相対位置と、の少なくとも一部に基づいて、ピクセルごとに観察される（検出器のそれぞれで見られるような）輝度の変化を予測するように設計される。
【００２８】
ピクセルの絶対輝度は、追加情報、すなわち、表面の材料、電子ビームのパラメータ、および検出器のパラメータにも依存する。そのような追加情報がすべて提供されると、各ピクセルの強度を完全に計算することができる。そのような追加情報が存在しない場合は、モデルにより、例えば、閉塞パターンからさらに離れた場所にある別のピクセルと比較して、ピクセルの輝度の相対変化を計算することができ、両方のピクセルに対して同じ材料特性に関して、またはすべての材料および幾何学的特性が事前にわかっている同様の条件下で得られた別の画像の標準パターンのピクセルに対して、提供された仮定を行うことができる。
【００２９】
モデルが完全でない場合、例えば、ウエハ材料情報が欠けている場合、シミュレートされた画像および測定画像を、比較の前に同様のグレイレベル値の範囲に持ってくることができる。例えば、両方の画像のある特定の選択された領域、例えば、閉塞されていないと考えられるどこかの場所を、全画像に適用される数学的演算によって、両方の画像においてある特定のグレイレベルにすることができる。これにより、画像の比較が、ある画像を別の画像から減算することによって、意味のあるものになる。
【００３０】
図４Ａは、吸収−反射モデルとして知られているシャドウモデルの基本的な機能を概略的に示す。ＳＥＭビームがウエハの表面に衝突すると、二次電子（ＳＥ）が放射される。ＳＥが側壁（エッジ）と衝突すると、それらの一部は、吸収され（吸収率ｒaで）、（ｒa＋ｒr）＝１となるように、それらの別の一部は、反射される（反射率ｒrで）。仮定は、反射が鏡のようなものであるということである。Ｄ１およびＤ２は、それぞれＳＥの視線に沿った検出器および側部の検出器であり、それによりＳＥが側壁によって反射されると、Ｄ２は、反射電子からの信号を検出し、Ｄ１は、吸収電子からの信号を検出する。本モデルは、プロファイルパターンが（図５Ａに示すように）台形であり、側壁（エッジ）が局所的に滑らかであると仮定している。図４Ｂは、シャドウモデルにおいて、谷では、ランバート分布Ｌが平坦であり、方位角が等方性であると仮定されていることを示す。図４Ｃは、シャドウモデルにおいて、エッジ（側壁）で、ランバルシアン（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）が傾斜しており、方位角が等方性ではないことを示す。勾配は、ランバルシアンの方向を推定するために必要である。
【００３１】
モデル化ステップの一部は、以下の図５〜図７を用いてより詳細に説明される。
【００３２】
図５Ａおよび図５Ｂは、ウエハＷの特定のピクセルＰＸを一次電子ＰＥで照射するとパターンＰ上で何が起きるか（図５Ａ）、および実際のＳＥＭ画像がＤ１（図５Ｂにも示される、左の検出器）によってどのように見えるかを示す。パターンＰの左側は、電子雲ＥＣの二次電子ＳＥの相当部分ＲCがパターンＰに衝突し、次いで、部分的に反射されるため、明るくなる（これらの反射された電子の部分はＲRとマーキングされている）。同時に、衝突する電子の一部は、吸収される（ＲS）。反射された電子は、検出器Ｄ１に到達することができ、他の検出器（明瞭にするために示されていない）であってもよい。
【００３３】
図５Ｂでは、パターンＰの右側が暗くなっている（影になっている）ことを示す。反射率ＲR（例えば、衝突する電子ＲCの約０．１２の割合、すなわち１２％）および吸収率ＲS（ｓ−影）は、衝突率ＲCに比例するようにモデル化することができる。
【００３４】
近隣のパターン／特徴Ｐが存在する場合、ウエハからもたらされる電子は、特徴のエッジによって吸収され得て、吸収割合（ＲS）によって示されるように、影を作り出すか、または、その方向を変えて、１つまたは別の検出器に到達し、したがって、反射割合（ＲR）によって示されるように反射を作り出す。比率ＲSおよびＲRは、衝突率ＲCに比例する。この関係は、式ＲS＝ＲC−ＲRに簡略化される。言いかえれば、シャドウモデルは、シャドウイングによって引き起こされる収量の損失を示し、この場合、収量の損失は、パターンの側壁による電子の吸収によって、または検出器からの光の反射によって引き起こされ、ここで、用語「収量」は、検出器での信号を指す。
【００３５】
図６は、衝突率ＲCがどのように決定され得るかを概略的に示す。本図は、ウエハＷの谷部分のパターンＰおよび対象とするピクセルＰＸを示し、ここで、Φは、ピクセルとパターンＰの側壁との間の仰角であり、Θは、ウエハＷ上の方位角である（ここで、ｄΘは、２点間の角距離である）。計算により、特定の角度Θについて衝突電子の一部を決定し、その後すべての角度Θについて計算を行うことができ、それによって、検出器Ｄ１によって検出されるような衝突電子から生じる影を推定することができる。
【００３６】
側壁に衝突する電子の方位角差は、次式によって表現することができる。
【００３７】
【数１】
0006778338.tif 000002
【００３８】
ここで、ｉ＝検出器の数、Ｌ＝ランバート分布、Φ＝隣接パターンの角度高さ、Ｆi（Φ、θ）＝方向（Φ、θ）を有するＳＥについて検出器に到達する確率、（Φ0、θ0）＝局所表面の法線ベクトルの仰角および方位角である。
【００３９】
全衝突率は、
【００４０】
【数２】
0006778338.tif 000003
である。
【００４１】
上述したように、衝突は、吸収と反射に分けられる。反射は、（図４Ａを参照して言及されたように）「ターゲット」検出器の電子比率（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｒａｔｅ）の一部を減算し、この部分を別の「ミラー」検出器に加算することによって計算される。
【００４２】
図７は、予測影画像がパターンエッジ間の谷領域でどのようにモデル化され得るかを概略的に示し説明する。表面法線は、Ｗの平坦な谷の表面である。側部検出器（ｓｉｄｅ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）の角度シャドウイングは、角度θの関数として、二次電子が角度Φ内のＰの壁と衝突する確率を決定する表現である（図６参照）。扇形θ内の側部検出器でのシャドウイングにより、特定の検出器、例えば、Ｄ１に衝突する確率（したがって、θ内のシャドウイング）を決定することができる。例えば、シャドウイングは、角度Φ１、高さΔｈ、およびパターンＰｅｄｇｅからの距離Δｒに対して、以下のように表現することができる。
【００４３】
【数３】
0006778338.tif 000004
【００４４】
【数４】
0006778338.tif 000005
【００４５】
側部検出器の角度シャドウイングは、次のように表現することができる。
【００４６】
【数５】
0006778338.tif 000006
【００４７】
扇形Θ内の側部検出器でのシャドウイングは、次のように表現することができる。
【００４８】
【数６】
0006778338.tif 000007
【００４９】
吸収および反射は、特定の検出器に対するパターンの影を決定するために、最終的に以下のように処理され得る。検出器信号Ｒｉは、オープン領域Ｒｉｏの信号比率（部分）に基づいて形成され、吸収電子の部分（ＲS）と別の方向からその検出器に反射された部分（ＲR）とに依存し、Ｒi＝Ｒio＊（１−ＲS＋ＲR）である。
【００５０】
特定の検出器によって検出された影を記述することができるシャドウモデルの式は、以下のように書くことができる。
【００５１】
【数７】
0006778338.tif 000008
ここで、ＲCiは、特定のｉ番目の検出器に向けられたものの、衝突のために検出器に到達しなかった電子の比率（部分）であり、ＲCkは、別のｋ番目の検出器（ｋ≠ｉ）に向けられたものの、衝突のためにｉ番目の検出器に到達することができた電子の比率（部分）であり、ρＲは、衝突する電子のどの部分が反射されたかを推定する反射係数である。
【００５２】
上記のシャドウモデルの式は、電子ビームによって走査された半導体ウエハから検出器に到達する電子により、特定のｉ番目の検出器によって受信することができる信号Ｒiが、ａ）検出器に直接到達する電子と、ｂ）ウエハ上の特定のパターンと衝突し、ｉ番目の検出器に部分的におよび／または間接的に到達する電子との比率に依存することを示す。信号を決定するために、シャドウモデルは、ウエハ上の特定のピクセルの近隣のパターンに対する幾何学的位置、近隣のパターンの高さ、近隣のパターンによる電子の吸収、および近隣のパターンからの電子の反射を考慮に入れる。
【００５３】
図８Ａは、パターン、例えば、図５Ｂに示すパターンのエッジの平面輪郭からシャドウモデルによって生成された閉塞輪郭の例を示す。Ｘ軸およびＹ軸は、任意寸法である（縮尺通りではない）。閉塞輪郭は、実際に影を生成するエッジの部分からのみ生成されている。平面輪郭の他の点は、吸収−反射モデルにとって重要ではない。
【００５４】
図８Ｂは、閉塞輪郭が２Ｄ平面輪郭からどのように生成されるかを示す。例えば、点Ａは、線分Ｌ１およびＬ２によってカバーされた領域に影響を与える平面輪郭上のエッジ点である。線分Ｌ１およびＬ２は、閉塞輪郭の部分である。点Ｂは、破線の線分Ｌ３（点Ｃと点Ｄ間）によってカバーされた領域に影響を与える。一般に、シャドウモデルは、各方向に対して閉塞輪郭の各点について影響を受ける点を推定し、影響を受ける点にシャドウ値を追加する。
【００５５】
シャドウモデルは、閉塞輪郭から予測画像を生成する。予測画像のセットが生成され、各予測画像が推定高さに関連付けられる。各予測画像は、測定画像と比較される。この比較は、測定される視野内のパターンの高さが実質的に同じであるという仮定の下でなされる。そうでない場合は、視野を変更することができる。これは、モデル化プロセスの一部ではなく、測定中のセットアップ段階中に行うことができる。適切な視野を設定することで、測定画像（例えば、ＳＥＭから得られた画像）と最も密接に一致する予測画像に対応する推定高さがパターンの高さであると決定される。
【００５６】
図９は、本明細書で論じた方法論のいずれか１つまたは複数を機械に実行させるための命令セットを実行することができるコンピュータシステム９００の例示的な機械を示す。代替の実施態様では、機械は、ＬＡＮ、イントラネット、エクストラネット、および／またはインターネットで他の機械に接続（例えば、ネットワーク接続）されてもよい。機械は、ピアツーピア（または分散）ネットワーク環境のピア機械として、あるいはクラウドコンピューティングインフラストラクチャもしくは環境のサーバまたはクライアント機械として、クライアント−サーバネットワーク環境のサーバまたはクライアント機械の容量で動作することができる。
【００５７】
機械は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチもしくはブリッジ、または機械によって行われる動作を指定する命令のセット（シーケンシャルまたはその他の）を実行することができる任意の機械であってもよい。さらに、単一の機械が示されているが、用語「機械」はまた、本明細書で論じた方法論の１つまたは複数を実行するための命令の１セット（または複数のセット）を個々にまたは共同で実行する機械の任意の集合を含むと見なされるものとする。
【００５８】
例示的なコンピュータシステム９００は、処理デバイス９０２、メインメモリ９０４（例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、同期式ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）などのダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ））、スタティックメモリ９０９（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、およびバス９０８を介して互いに通信するデータ記憶装置９１６を含む。
【００５９】
処理デバイス９０２は、マイクロプロセッサ、中央処理デバイスなどの１つまたは複数の汎用処理デバイスを表す。より具体的には、処理デバイスは、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、または他の命令セットを実施するプロセッサ、あるいは命令セットの組合せを実施するプロセッサであってもよい。処理デバイス９０２はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどの１つまたは複数の専用処理デバイスであってもよい。処理デバイス９０２は、本明細書で論じた動作およびステップを実行するための命令を実行するように構成される。
【００６０】
コンピュータシステム９００は、ネットワーク９１８を介して通信するためのネットワークインタフェース装置９２２をさらに含むことができる。コンピュータシステム９００はまた、映像表示ユニット９１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）またはブラウン管（ＣＲＴ））、英数字入力装置９１２（例えば、キーボード）、カーソル制御装置９１４（例えば、マウス）、グラフィック処理ユニット、信号生成装置（例えば、スピーカ）９２０、グラフィック処理ユニット、ビデオ処理ユニット、およびオーディオ処理ユニットを含むことができる。ユニットの一部は、特に示されていない。
【００６１】
データ記憶装置９１６は、本明細書に記載された方法論または機能のいずれか１つもしくは複数を具現化する命令またはソフトウェアの１つもしくは複数のセットが記憶された機械可読記憶媒体９２４（コンピュータ可読媒体としても知られている）を含むことができる。命令はまた、コンピュータシステム９００、メインメモリ９０４、および機械可読記憶媒体も構成する処理デバイス９０２による実行中にメインメモリ９０４内および／または処理デバイス９０２内に、完全にまたは少なくとも部分的に存在することができる。
【００６２】
一実施態様では、命令は、本明細書に開示されたように、高さを決定する方法に対応する機能を実施する命令を含む。機械可読記憶媒体９２４は、例示的な実施態様では単一の媒体であるように示されているが、用語「機械可読記憶媒体」は、命令の１つもしくは複数のセットを記憶する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型または分散型データベースならびに／あるいは関連付けられたキャッシュおよびサーバ）を含むと見なされるべきである。用語「機械可読記憶媒体」はまた、機械による実行のための命令のセットを記憶またはコード化することができ、機械に本開示の方法論のいずれか１つまたは複数を実行させることができる任意の媒体を含むと見なされるものとする。したがって、用語「機械可読記憶媒体」は、限定されることなく、固体メモリ、光学媒体、および磁気媒体を含むと見なされるものとする。
【００６３】
前述の詳細な説明の一部は、コンピュータメモリ内部のデータビットに対する動作のアルゴリズムおよび記号表現の観点から提示された。これらのアルゴリズムの記述および表現は、データ処理技術の当業者が自分の作業の内容を他の当業者に最も効果的に伝えるために使用するやり方である。アルゴリズムは、ここでは、そして一般的に、所望の結果につながる一貫した動作のシーケンスと考えられる。動作は、物理量の物理的な操作を必要とするものである。通常、必ずしもそうではないが、これらの量は、記憶、結合、比較、およびその他の方法で操作することができる電気信号または磁気信号の形態を取る。主に一般的な使用の理由で、これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数字などと呼ぶことが時として便利であることが判明した。
【００６４】
しかしながら、これらおよび同様の用語はすべて、適切な物理量に関連付けられるべきであり、これらの量に適用される便利なラベルに過ぎないことに留意されたい。上記の議論から明白なように特に別段の定めがない限り、説明全体を通して、用語「識別する」または「決定する」または「計算する」、「実行する」もしくは「遂行する」、あるいは「収集する」または「作成する」、あるいは「送信する」などを利用する議論は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内部の物理（電子）量として表されるデータを操作して、コンピュータシステムのメモリまたはレジスタあるいは他のそのような情報記憶装置内部の物理量として同様に表される他のデータに変換するコンピュータシステムまたは同様の電子計算装置の行為およびプロセスを指すものと認識される。
【００６５】
本開示は、本明細書の動作を実行するための装置にも関する。本装置は、意図された目的のために特別に構築されてもよく、コンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に起動もしくは再構成される汎用コンピュータを備えてもよい。そのようなコンピュータプログラムは、限定されなることなく、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、および光磁気ディスクを含む任意のタイプのディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気もしくは光カード、または電子的命令を記憶するのに適した任意のタイプの媒体などのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよく、それぞれがコンピュータシステムバスに結合されている。
【００６６】
本明細書に提示されるアルゴリズムおよび表示は、いかなる特定のコンピュータまたは他の装置とも本質的に関連しない。本明細書の教示に従って、様々な汎用システムをプログラムと共に使用することができ、または、本方法を実行するより特化した装置を構築することが便利であることが判明する場合がある。様々なこれらのシステムのための構造は、以下の説明に記載されるように明らかになるであろう。加えて、本開示は、特定のプログラミング言語を参照して説明されてない。本明細書で説明されるような本開示の教示を実施するために、様々なプログラミング言語が使用され得ることを認識されるであろう。
【００６７】
本開示は、コンピュータシステム（または他の電子デバイス）をプログラムして本開示によるプロセスを実行するために使用することができる命令が記憶された機械可読媒体を含むことができるコンピュータプログラム製品、またはソフトウェアとして提供されてもよい。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形態で情報を記憶するための任意のメカニズムを含む。例えば、機械可読（例えば、コンピュータ可読）媒体は、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなどの機械（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体を含む。
【００６８】
前述の明細書では、本開示の実施態様は、その特定の例示的な実施態様を参照して説明された。以下の特許請求の範囲に記載されるような本開示の実施態様のより幅広い趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な修正が加えられてもよいことは明らかであろう。本明細書および図面は、限定的な意味ではなく、例示的な意味で見なされるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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