(57)【要約】  本発明は、ＣＤ−ＳＥＭ技術として知られる、寸法測定の分野における、サンプルの構造の少なくとも１つの限界寸法を決定するための走査型電子顕微鏡キャラクタリゼーション技術を実装するための方法（１００）に関し、前記方法は：−  実験画像を発生するステップ（ＩＭＡＧＥ）と、−  パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号を記述する第２の理論モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）を計算するステップ（ＭＯＤＥＬ）であって、前記第２の理論モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）は、補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）の代数和によって得られる、ステップと、−  第２の理論モデルに存在するパラメータの組を決定するステップ（ＦＩＴ）とを含み、  前記方法は、前記補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）が、ｔｉ以下の複数の時点ｔにおいて一次電子ビームによって堆積された電荷からの信号を総和することによって計算されることを特徴とする。
2020502521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＤ−ＳＥＭ技術として知られる、寸法測定の分野における、サンプルの構造の少なくとも１つの限界寸法の決定のための走査型電子顕微鏡キャラクタリゼーション技術を実装するための方法（１００）であって、
−  サンプルの構造を表し、走査型電子顕微鏡から導出された実験画像を発生するステップ（ＩＭＡＧＥ）と、
−  パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号を記述する第２の理論モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）を計算するステップ（ＭＯＤＥＬ）であって、前記第２のモデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）は、補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）の代数和によって得られ、前記第２の理論モデルは、決定されるべきパラメータの組を備える、ステップと、
−  前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整により、第２の理論モデルに存在するパラメータの組を決定するステップ（ＦＩＴ）とを含み、
前記補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）が、ｔｉ以下の複数の時点ｔにおいて、一次電子ビームによって堆積された電荷から生じる信号を総和することによって計算されることを特徴とする、方法（１００）。
【請求項２】
第２の理論モデルが、次の式
【数１】
2020502521.tif 000033
にしたがって計算され、ここで、
Ｕ（Ｐｉ，ｔｉ）が、時点ｔｉにおけるサンプルの表面上の位置Ｐｉに対応して計算される第２の理論モデルであり、
インデクスｊ≦ｉが、時点ｔｉにおいて照射された位置Ｐｉまで、時点ｔｊにおいて照射された一次電子ビームの位置Ｐｊのシーケンスを走査し、一次電子ビームが、異なる時点において同じ位置を照射することができ、
Ｑｊが、一次電子ビームが位置Ｐｊを照射したときに一次電子ビームによって堆積された電荷であり、
Ｒｊが、サンプルのトポグラフィおよび位置Ｐｊにおける電荷発生効率を記述するパラメータを含むパラメトリック数学関数であり、
δ（Ｐｉ−Ｐｊ）がクロネッカデルタであり、Ｐｉ＝Ｐｊのときに１に等しく、それ以外のときにはゼロに等しく、
【数２】
2020502521.tif 000034
が、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号の第１の理論モデルであり、走査中のサンプルのトポグラフィ、堆積された電荷、電荷効率、および一次電子ビームの多重通過を考慮し、
【数３】
2020502521.tif 000035
が、補正項であり、
Ｆｓ（Ｐｉ−Ｐｊ）が、位置Ｐｊにおける電荷と位置Ｐｉとの間の距離を考慮した空間分散関数であり、
Ｆｔ（ｔｉ−ｔｊ）が、時点ｔｊにおける位置Ｐｊでの電荷の堆積と、時点ｔｉにおける位置Ｐｉでの信号の測定との間の時間差を考慮した時間分散関数であり、
Ｃｊが、位置Ｐｊにおける実効電荷蓄積係数であることを特徴とする、
請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項３】
一次電子の電流が、一定であり、Ｑ０に等しく、一次電子ビームが、各位置Ｐｊを一回照射し、第２の理論モデルが、次の式
【数４】
2020502521.tif 000036
にしたがって計算され、
ここで、Ｕ０（Ｐｉ，ｔｉ）＝Ｑ０Ｒｉである、ことを特徴とする、請求項２に記載の方法（１００）。
【請求項４】
トポグラフィがない場合のサンプルの応答がＲ０であり、過剰電荷によるバックグランド強度Ｕｂ（Ｐｉ，ｔｉ）が、サンプルの非構造化領域からの放出を排除するために第２の理論モデルから引かれ、バックグランド強度が、次の式
【数５】
2020502521.tif 000037
にしたがって計算され、
ここで、
【数６】
2020502521.tif 000038
であることを特徴とする、請求項３に記載の方法（１００）。
【請求項５】
一次電子ビームが、いわゆるＴＶまたはラスタ走査方法にしたがってサンプルの表面を走査し、走査方向が、水平方向またはｘ軸であり、走査速度ｖｘが一定であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項６】
第２の理論モデルが、次の式
【数７】
2020502521.tif 000039
にしたがって計算され、ここで、
ｘが、一次電子ビームの走査方向における空間座標であり、
Ｕｂ（ｘ）が、位置ｘにおけるバックグランド強度であり、
Ｑ０（ｘ）が、位置ｘに対応して一次電子ビームによって堆積された電荷であり、
【数８】
2020502521.tif 000040
が、座標ｘに応じて表される空間分散関数と時間分散関数とを含み、走査速度ｖｘが一定であることを特徴とする、請求項５（１００）に記載の方法。
【請求項７】
時間分散関数が、時定数τを有する指数関数
【数９】
2020502521.tif 000041
であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項８】
時間分散関数が、コーシータイプの分布関数
【数１０】
2020502521.tif 000042
の形であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項９】
空間分散関数が、式
【数１１】
2020502521.tif 000043
からなることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項１０】
前記方法が、ＣＤ−ＳＥＭキャラクタリゼーション技術の較正のために実装され、前記較正が
−  幾何学的寸法が知られている基準サンプルの構造を表す実験画像を発生するステップであって、前記画像が、走査型電子顕微鏡から導出される、ステップと、
−  パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルが、パラメータの組を備え、前記パラメータの組が、基準サンプルの幾何学的構造を記述する知られているパラメータと、機器応答を記述する決定されるべきパラメータとの両方を含む、ステップと、
−  第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと、基準サンプルの構造を表す前記実験画像との間の調整によって機器応答を記述するステップとを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項および請求項１０に記載のＣＤ−ＳＥＭキャラクタリゼーション技術を実装するための方法であって、
−  サンプルの構造を表し、走査型電子顕微鏡から導出される実験画像を発生するステップと、
−  パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルが、パラメータの組を備え、前記パラメータの組が、関心のあるサンプルの幾何学的構造を記述する決定されるべきパラメータと、機器応答を記述する、請求項１０に記載の較正にしたがって決定されるパラメータとの両方を含む、ステップと、
−  第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整によって、関心のあるサンプルの構造を記述するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）キャラクタリゼーション技術を実施するための方法に関する。この目的のために、本発明は、特に、半導体産業のための寸法測定（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）における用途に関する。本発明の分野はまた、たとえば、マイクロエレクトロニクスにおけるプリント回路のような、半導体のサンプルのトポグラフィの限界寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の決定（測長走査型電子顕微鏡法（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）、すなわちＣＤ−ＳＥＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロメートルまたはナノメートルサイズの構造のキャラクタリゼーションは、半導体産業、特にマイクロエレクトロニクス、そしてより一般的にはナノテクノロジ分野において今日非常に重要である。マイクロエレクトロニクスの場合を考慮すると、ナノ構造の特性寸法（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）の、正確で信頼性のある測定は、研究開発段階から製造段階までの製造プロセスの異なるステップのあらゆるところで必要である。さらに、超小型電子部品の小型化は、さらに効率的なキャラクタリゼーションツールを必要とする。
【０００３】
半導体産業は、その製品のサイズを、限界寸法（ＣＤ）と呼ばれる特徴的サイズの観点から定義している。限界寸法は、パターンの１つまたは複数の特性長（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｌｅｎｇｔｈ）を表す、パターンの１つまたは複数の限界寸法を意味すると解釈され、特性長は、製造方法の制御のために、または、前記パターンからなる最終的な電子デバイスの電気的性能を保証するために限界的であることがわかっている。この限界寸法の信頼性のある測定は、今日、走査型電子顕微鏡の主な問題の１つである。
【０００４】
走査型電子顕微鏡による画像の取得中に、一次電子ビームとして知られている電子ビームが、関心のあるサンプルの表面を走査する。表面の各点は、以下（ｘ，ｙ）と呼ばれる空間座標の対によって識別される。一次電子と、サンプルの原子との衝突は、非常に複雑になり得るいくつかの物理現象を発生する。これらの現象の中には、二次電子の放出および後方散乱電子の放出がある。これらの電子は、サンプル近くの選択的検出器によって捕獲される。サンプルの一点ずつの走査は、サンプルの異なる形状および異なる材料を反映する電子画像の形成という結果となる。以下では、サンプルの構造に関して、サンプルの異なる形状およびそれらの異なる材料について言及される。
【０００５】
ＳＥＭによって得られたＳＥＭ画像はグレイレベル画像であり、物体の幾何学的測定値は、１つまたは複数のしきい値の選択後に得られた物体の輪郭の分析によって決定される。たとえば、図１に示すように、ｙ軸に、収集された二次電子のパーセンテージを、ｘ軸に、走査位置を表すｎｍ単位の寸法を備えた二次電子の強度プロファイルＰＩを表すグラフを再構築することが可能である。しかし、大きな問題の１つは、しきい値化アルゴリズムによる画像の解釈であり：実際には、このしきい値の選択が、関心のある特徴的サイズ、つまり限界寸法の値を決定する。しかし、しきい値の選択はしばしば任意であり、最適な選択は、パターンの高さ、考慮される材料、物体の寸法、パターンの密度などに特に応じて、物体毎に異なる。他のタイプのアルゴリズムは、グレイレベルに直接ではなく、強度ピークの形状の分析と、ピークの振幅に対するしきい値の選択とに基づく。ここでもまた、ピークの分析に対するしきい値の選択は経験的である。現在、ＣＤ−ＳＥＭ技術は、１００ｎｍ未満のサイズの物体についてはあまり信頼性のない測定値（ナノメートルから数ナノメートルまでの現実との差）を与えることが知られている。収集された二次電子のパーセンテージと、限界寸法を決定するために求められるパターンの実際の高さとの間に直接的な物理的なリンクがないので、任意のタイプのパターンに適用される固定の経験的しきい値は、なおさら満足できない。言い換えれば、８０％の二次電子で測定が行われる場合、それは限界寸法が、パターンの高さの８０％で測定されることを意味しない。したがって、しきい値化アルゴリズムを用いたＳＥＭ画像の分析は、限界寸法の測定値を極めて容易に歪める可能性がある。
【０００６】
この問題を克服するために、２つのアプローチが考慮されている。第１は、モンテカルロタイプの物理的シミュレーションに基づく。この方法の実装は、サンプル上の入射ビームの一次電子と、サンプル自体との間の相互作用の物理的プロセスのシミュレーションを必要とする。これらの非常に複雑なシミュレーションを実施するには、優れた計算能力と非常に長い実行時間とを必要とする。これらの特徴により、モンテカルロタイプの物理的シミュレーションは、一般的にはあまり利用し難く、多数のＣＤ−ＳＥＭ画像の処理にはほとんど適していない。第２の解決策は、画像のパラメトリック数学モデリングを実行することにあり；そのような解決策は、「ＣＤ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ＳＥＭ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」（Ｃ．Ｇ．Ｆｒａｓｅ、Ｅ．Ｂｕｈｒ、およびＫ．Ｄｉｒｓｃｈｅｒｌ、Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．第１８巻、第２号、第５１０頁、２００７年２月）という記事に特に説明されている。そのような関数の例は、図２ａに表されている方向ｘに沿って台形のプロファイルを有するパターンについて図２ｂに示されている。これらの関数は、単純な現象論的モデルにしたがって、あるいは代わりにＳＥＭ画像の形成を記述する予備的モンテカルロモデリングの分析によって選択され得る（より複雑で正確だが、長い計算時間を必要とする）。図２の例によれば、パターンは、方向ｘに沿ったセクション（ここでは６つのセクション）にしたがって分解され、各セクションは、特定の形状関数に対応する。それによって、関数Ｍ（ｘ）は、以下：
【数１】
2020502521.tif 000003
のように（セクションの各々にしたがって６つの関数に）分解される。
【０００７】
６つのパラメトリック関数の各々は、ある範囲のｘの値において、サンプルのプロファイルの高さを座標ｘに応じて再現する。したがって、上に提示されたモデルは、複数のパラメータ：ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、ｘ５、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備える。このパラメータの組の存在は、指定パラメトリック数学関数を正当化する。しばしば、寸法測定の用途で最も興味深いパラメータは、パターンの横方向の寸法、すなわち：ｘ１、ｘ２、ｘ４、およびｘ５に関連している。
【０００８】
ＣＤ−ＳＥＭ画像のパラメトリックモデリングのための別の方法は、「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅｓｃａｎ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ＳＥＭ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」（Ｃ．Ａ．ＭａｃｋおよびＢ．Ｄ．Ｂｕｎｄａｙ、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｏｇｒａｐｈｙ  ＸＸＩＸ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、第９４２４巻、２０１５年）という記事に説明されている。このモデルによれば、関数Ｍ（ｘ）は以下：
【数２】
2020502521.tif 000004
のように分解され得る。
【０００９】
このモデルでは、パラメータはＳ０、Ｓ１、Ｓ２、αｆ、αｂ、αｅ、αｖ、σｆ、σｂ、σｅ、σｖ、ｄ１、ｄ２、Ｘ２である。
【００１０】
さらに、ゼロではない一次電子ビームの大きさを考慮するために、Ｍ（ｘ）によって記述されるプロファイルを、ビームの大きさおよび形状を表すパラメータをモデル内に含める畳み込み積に関連付けることが賢明である。通常、一次電子ビームのプロファイルは、ガウシアンプロファイル（点像分布関数またはＰＳＦ）を使用してキャラクタリゼーションされ、パラメータσＰＳＦは、ガウシアンの半値全幅に比例する。それによって修正されたパラメトリックモデルは、次の式：
【数３】
2020502521.tif 000005
を用いて計算される。
【００１１】
以下では、「理論モデルのパラメータの組」という表現は、理論モデルの数学的定式化において使用されるすべてのパラメータを指す。これらのパラメータの中で、サンプルの構造の幾何学的記述に使用されるものもあれば、機器応答を記述するものもある。関数Ｍ（ｘ）のようなパラメトリック関数は、以後、モデルプロファイルまたはパラメトリックプロファイルと呼ばれる。
【００１２】
別のタイプのモデリングは、二次電子の放出の確率を、材料に応じて、および、検出器への電子の伝搬を、検出器の角度に応じてモデリングすることにある（Ｓｈｉｍｏｎ  Ｌｅｖｉａ、  Ｉｓｈａｉ  Ｓｃｈｗａｒｚｂａｎｄａ、Ｓｅｒｇｅｙ  Ｋｈｒｉｓｔｏａ、Ｙａｎ  Ｉｖａｎｃｈｅｎｋｏａ、Ｏｆｅｒ  Ａｄａｎａの、ＳＥＭ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ２Ｄ  ａｎｄ  ３Ｄ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｄｅｆｅｃｔ  Ｒｅｖｉｅｗ、ＰＤＣ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  Ｇｒｏｕｐ、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｒｅｈｏｖｏｔ  ７６７０５、イスラエル、という出版物を参照されたい）。
【００１３】
より単純なまたはより複雑なモデルは、サンプルのタイプ、画像の品質、または材料もしくはプロファイルに関する先験的な情報に応じて精巧化され得る。
【００１４】
モデリングが終了すると、逆問題、すなわちパラメータを変えることによる実験データのモデルへの調整を解決する必要がある。これらの技術の大きな制限の１つは、ＣＤ−ＳＥＭ画像上で観察されるある種のアーチファクトを考慮に入れること、およびそれらを再現することができないことにある。これは、たとえば、いわゆるラスタ走査モードで取得された画像の場合である。これらの画像は、図３ａの正方形または長方形のパッドなど、２つ以上の隣接する構造の間に含まれるサンプルの表面の領域内にダークマークを示している。この図では、方向ｘおよびｙが示されており、方向ｘは走査方向であり、方向ｙは方向ｘに対して垂直である。より具体的には、これらのダークマークは２つのタイプ：
走査方向と整列され、水平方向のエッジの延長上にあるダークグレイまたは黒色の、図３ａのマーク１で示される、かなり直線状のマークと、
やはり走査方向にあり、パターンに沿った薄いグレイの、図３ａのマーク２で示される、表面マーク
とにしたがって分類され得る。
【００１５】
これらのダークマークは、画像を形成するプロセス中に発生されたアーチファクトである。
【００１６】
パラメトリックプロファイル法は、エッジに垂直な方向に沿ったプロファイルのモデリングのみを考慮しており、したがってエッジ自体の延長上に存在する黒い跡の効果を再現できないことに留意されたい。図３ｂ、図３ｃ、および図３ｄに示されているように、黒い跡の存在は、いくつかの構造が接近して存在するときに増加することに注目することは興味深い。より具体的には、図３ｂは孤立した正方形構造を示す。マークＩ１によって示されるように、ダークトレースが構造の左右に見え、水平方向のエッジの延長上に黒い跡がある。図３ｃは、互いに接近して水平方向に沿って整列した３つの正方形構造のＳＥＭ画像を示す。Ｉ２で示されるダークマークは、図３ｂの場合よりも強い。図３ｄは一連のいくつかの正方形構造のＳＥＭ画像を示す。Ｉ３によって示される走査方向に沿ったダークマークタイプのアーチファクトは、今度は、画像３ｂおよび３ｃ上よりも強い。これらの変化は、パラメトリックプロファイルのもののような純粋に局所的なアプローチにしたがって説明できない。
【００１７】
さらに、パラメトリックプロファイル法は、走査中に一次電子ビームによって堆積された電荷の蓄積にリンクする影響を考慮していない。これらの過剰な電荷は、サンプルの近くの選択的検出器によって測定される電子を逸脱させることができ、これは実験画像におけるアーチファクトの出現を含む。
【００１８】
さらに、照射中の一次電子ビームへの材料の電子荷電は、経時的に一定ではない。それどころか、過剰な電荷は、いわゆる電荷散逸プロセスのために時間とともに減少し得る。帯電現象の時間依存性は、これらのアーチファクトを除去するためのＣＤ−ＳＥＭ画像の処理を複雑にする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】「ＣＤ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ＳＥＭ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」、Ｃ．Ｇ．Ｆｒａｓｅ、Ｅ．Ｂｕｈｒ、およびＫ．Ｄｉｒｓｃｈｅｒｌ、Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．第１８巻、第２号、第５１０頁、２００７年２月
【非特許文献２】「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅｓｃａｎ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ＳＥＭ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」、Ｃ．Ａ．ＭａｃｋおよびＢ．Ｄ．Ｂｕｎｄａｙ、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｏｇｒａｐｈｙ  ＸＸＩＸ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、第９４２４巻、２０１５年
【非特許文献３】「ＳＥＭ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ２Ｄ  ａｎｄ  ３Ｄ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｄｅｆｅｃｔ  Ｒｅｖｉｅｗ」、Ｓｈｉｍｏｎ  Ｌｅｖｉａ、  Ｉｓｈａｉ  Ｓｃｈｗａｒｚｂａｎｄａ、Ｓｅｒｇｅｙ  Ｋｈｒｉｓｔｏａ、Ｙａｎ  Ｉｖａｎｃｈｅｎｋｏａ、Ｏｆｅｒ  Ａｄａｎａ、ＰＤＣ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  Ｇｒｏｕｐ、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｒｅｈｏｖｏｔ  ７６７０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
これに関連して、本発明の目的は、特に、空間的「帯電」の効果と、時間的「帯電」の効果との両方を考慮することによって、実験的に得られるＣＤ−ＳＥＭ画像の開発を、パラメトリックＣＤ−ＳＥＭ技術によって改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的のために、本発明は、ＣＤ−ＳＥＭ技術として知られている、寸法測定の分野における、サンプルの構造の少なくとも１つの限界寸法を決定するための走査型電子顕微鏡キャラクタリゼーション技術を実装するための方法に関し、前記方法は以下の：
−  サンプルの構造を表し、走査型電子顕微鏡から導出された実験画像を発生するステップと、
−  パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号を記述する第２の理論モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）を計算するステップであって、前記第２のモデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）は、補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）の代数和によって得られ、前記第２の理論モデルは、決定されるべきパラメータの組を備える、ステップと、
−  前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整により、第２の理論モデルに存在するパラメータの組を決定するステップとを含み、
前記方法は、前記補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）が、ｔｉ以下の複数の時点ｔにおいて、一次電子ビームによって堆積された電荷から生じる信号を総和することによって計算されることを特徴とする。
【００２２】
限界寸法は、パターンの１つまたは複数の特性長を表す、パターンの１つまたは複数の限界寸法を意味すると解釈され、特性長は、製造方法の制御のために、または、前記パターンで構成された最終的な電子デバイスの電気的性能を保証するために限界的であることがわかっている。
【００２３】
パラメトリック数学関数に基づく理論モデルは、たとえば、「ＣＤ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  ＳＥＭ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」（Ｃ．Ｇ．Ｆｒａｓｅ、Ｅ．Ｂｕｈｒ、およびＫ．Ｄｉｒｓｃｈｅｒｌ、Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．第１８巻、第２号、第５１０頁、２００７年２月）または「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅｓｃａｎ  Ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ＳＥＭ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」（Ｃ．Ａ．Ｍａｃｋ、およびＢ．Ｄ．Ｂｕｎｄａｙ、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ、Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｏｇｒａｐｈｙ  ＸＸＩＸ、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、第９４２４巻、２０１５年）またはたとえばＡＭＡＴという記事で、以前に定義され、詳細に説明されている、関数Ｍ（ｘ）のうちの１つによって、サンプルの構造の数学的表現を意味すると解釈される。
【００２４】
第２の理論モデルに存在するパラメータの組は、第２の理論モデルの数学的定式化において使用されるすべてのパラメータを意味すると解釈される。このパラメータの組は、第１の理論的なパラメトリックモデルに存在するパラメータと、第２の理論モデルの計算中に加えられた補正項に存在するパラメータとの両方を含む。このパラメータの組には、サンプルの構造の幾何学的形状を記述する特定のパラメータと、機器応答を記述する他のパラメータとがある。
【００２５】
第２の理論モデルと実験画像との間の調整は、前記モデルと前記実験画像との間の差を最小にするパラメータの組を見つけることを目的とした反復計算方法を意味すると解釈される。実際には、この計算方法は、たとえばいわゆる最小二乗法にしたがって、実験画像と理論モデルとの間の差を最小にするために知られているアルゴリズムのうちの１つを選択することによって、たとえばコンピュータによって実装される。
【００２６】
一般的に言えば、本発明は、サンプルの構造を表す実験画像と理論モデルとの間の調整によってサンプルの構造の限界寸法を得ることにあり、前記理論モデルは、実験画像上に存在するアーチファクトを考慮するように計算される。
【００２７】
本発明の目的は、限界寸法をより効率的、かつより正確に得ることである。
【００２８】
位置Ｐｉにおいて測定された信号は、検出器の画素Ｐｉに記録された信号に対応する。
【００２９】
さらに、本発明は、サンプルの表面の走査中の電子ビームの通過時間を考慮した時間補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）を、パラメトリックアプローチと関連付けることにある。これは、一次電子ビームの経路を考慮することに帰着する。言い換えれば、時間補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）は、因果関係の概念を明確にする：時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号は、一次電子ビームの経路、すなわち時点ｔｉの前の時点ｔにおいて占有された位置Ｐｊに依存する。
【００３０】
補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）は、一次電子ビームによって以前に走査された位置Ｐｊに存在する過剰電荷から生じる信号を総和することによって得られる。総和の各項は、電荷散逸を考慮するための時間分散関数と、サンプルのトポグラフィを考慮するための空間分散関数とを含む。
【００３１】
言い換えれば、補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）は、第１のパラメトリックモデルと所与の畳み込みカーネルとの間の畳み込み積として得られる。畳み込み積は、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉに到達する前に一次電子ビームによって走査された位置について計算される。
【００３２】
位置Ｐｉに到達する前にビームによって走査された位置を考慮することが、因果関係の概念を、第２の理論モデルに導入することを可能にする。時間分散関数および空間分散関数を含む所与の畳み込みカーネルのおかげで、時間的帯電効果が考慮される。位置Ｐｊに堆積された電荷の位置Ｐｉにおける効果は、２つの位置間の距離だけでなく、Ｐｊにおける一次電子ビームの通過と、Ｐｉにおける通過との間の経過時間にも依存する。
【００３３】
たとえば、位置Ｐｊに電荷が堆積された時点ｔｊと、位置Ｐｉにおいてビームが発見された時点ｔｉとの間の時間差が、電荷散逸機構の特性時間よりはるかに大きい場合、第２の理論モデルは、位置Ｐｊにおける電荷の影響を考慮していない。
【００３４】
本発明による方法はまた、個別にまたはその技術的に可能なすべての組合せにしたがって考慮される、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有し得る：
−  第２の理論モデルが、次の式：
【数４】
2020502521.tif 000006
にしたがって計算される。ここで：
Ｕ（Ｐｉ，ｔｉ）が、時点ｔｉにおけるサンプルの表面上の位置Ｐｉに対応して計算される第２の理論モデルであり；
インデクスｊ≦ｉが、時点ｔｉにおいて照射された位置Ｐｉまで、時点ｔｊにおいて照射された一次電子ビームの位置Ｐｊのシーケンスを走査し、一次電子ビームが、異なる時点において同じ位置を照射することができ；
Ｑｊが、一次電子ビームが位置Ｐｊを照射したときに一次電子ビームによって堆積された電荷であり；
Ｒｊが、サンプルのトポグラフィおよび位置Ｐｊにおける電荷発生効率を記述するパラメータを含むパラメトリック数学関数であり；
δ（Ｐｉ−Ｐｊ）がクロネッカデルタであり、Ｐｉ＝Ｐｊのときに１に等しく、それ以外のときにはゼロに等しく；
【数５】
2020502521.tif 000007
が、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで測定された信号の第１の理論モデルであり、走査中のサンプルのトポグラフィ、堆積された電荷、電荷効率、および一次電子ビームの多重通過を考慮し；
【数６】
2020502521.tif 000008
が、補正項であり；
Ｆｓ（Ｐｉ−Ｐｊ）が、位置Ｐｊにおける電荷と位置Ｐｉとの間の距離を考慮した空間分散関数であり；
Ｆｔ（ｔｉ−ｔｊ）が、時点ｔｊにおける位置Ｐｊでの電荷の堆積と、時点ｔｉにおける位置Ｐｉでの信号の測定との間の時間差を考慮した時間分散関数であり；
Ｃｊは、位置Ｐｊにおける実効電荷蓄積係数である。
−  一次電子の電流が一定であり、Ｑ０に等しく、一次電子ビームが、各位置Ｐｊを一回照射し、第２の理論モデルが、次の式：
【数７】
2020502521.tif 000009
にしたがって計算され、ここで、Ｕ０（Ｐｉ，ｔｉ）＝Ｑ０Ｒｉである。
−  トポグラフィがない場合のサンプルの応答がＲ０であり、過剰電荷によるバックグランド強度Ｕｂ（Ｐｉ，ｔｉ）が、サンプルの非構造化領域からの放出を排除するために第２の理論モデルから引かれ、バックグランド強度が、次の式
【数８】
2020502521.tif 000010
にしたがって計算される。ここで、
【数９】
2020502521.tif 000011
である。
−  一次電子ビームが、いわゆるＴＶまたはラスタ走査方法にしたがってサンプルの表面を走査し、走査方向が、水平方向またはｘ軸であり、走査速度ｖｘが一定であり、第２の理論モデルが次の式：
【数１０】
2020502521.tif 000012
にしたがって計算され、ここで：
ｘが、一次電子ビームの走査方向における空間座標であり；
Ｕｂ（ｘ）が、位置ｘにおけるバックグランド強度であり；
Ｑ０（ｘ）が、位置ｘに対応して一次電子ビームによって堆積された電荷であり；
【数１１】
2020502521.tif 000013
が、座標ｘに応じて表される空間分散関数と時間分散関数とを含み、走査速度ｖｘが一定である。
−  時間分散関数が、時定数τを有する指数関数：
【数１２】
2020502521.tif 000014
であり、
−  時間分散関数が、コーシータイプの分布関数：
【数１３】
2020502521.tif 000015
の形であり、
−  空間分散関数が：
【数１４】
2020502521.tif 000016
の形をとる。
【００３５】
本発明はまた、ＣＤ−ＳＥＭキャラクタリゼーション技術を較正するための方法に関し、前記較正は以下の：
−  幾何学的寸法が知られている基準サンプルの構造を表す実験画像を発生するステップであって、前記画像が、走査型電子顕微鏡から導出される、ステップと、
−  パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルが、パラメータの組を備え、前記パラメータの組が、基準サンプルの幾何学的構造を記述する知られているパラメータと、機器応答を記述する決定されるべきパラメータとの両方を含む、ステップと、
−  第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと、基準サンプルの構造を表す前記実験画像との間の調整によって機器応答を記述するステップとを含む。
【００３６】
本発明はまた、較正されたＣＤ−ＳＥＭ技術の実装に関し、前記方法は以下の：
−  サンプルの構造を表す、走査型電子顕微鏡からの実験画像を発生するステップと、
−  パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルが、パラメータの組を備え、前記パラメータの組が、関心のあるサンプルの幾何学的構造を記述する決定されるべきパラメータと、機器応答を記述する上述の較正にしたがって決定されるパラメータとの両方を含む、ステップと、
−  第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整によって、関心のあるサンプルの構造を記述するステップとを含む。
【００３７】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、説明を目的として、決して限定することなく与えられた以下の説明から明らかになるであろう：
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ＣＤ−ＳＥＭタイプの機器を介して得られたパターンのプロファイルに応じて二次電子の強度プロファイルを概略的に示す図である。
【図２ａ】ＣＳ−ＳＥＭ画像のパラメトリック数学モデリングの一例を示す図である。
【図２ｂ】ＣＳ−ＳＥＭ画像のパラメトリック数学モデリングの一例を示す図である。
【図３ａ】実験ＣＤ−ＳＥＭ画像上で観察されたダークマークタイプのアーチファクトの例を示す図である。
【図３ｂ】実験ＣＤ−ＳＥＭ画像上で観察されたダークマークタイプのアーチファクトの例を示す図である。
【図３ｃ】実験ＣＤ−ＳＥＭ画像上で観察されたダークマークタイプのアーチファクトの例を示す図である。
【図３ｄ】実験ＣＤ−ＳＥＭ画像上で観察されたダークマークタイプのアーチファクトの例を示す図である。
【図４】同じサンプル上で異なる走査角度で取得された、いくつかのＣＤ−ＳＥＭ画像である。
【図５】本発明による方法の異なるステップを表す図である。
【図６】いわゆるＴＶまたはラスタ走査方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図４は、同じサンプルで撮影された一連のＣＤ−ＳＥＭ画像を示す。各画像は、異なる角度にしたがってサンプルの表面を走査することによって取得された。走査角度を変えることによって、得られる画像が変化することが明らかである。これは、ビームの経路が画像形成プロセスに影響を与えることを明確に示しており：サンプル上の所与の位置で測定された信号は、一次電子ビームがしたがう経路にしたがって変化する。
【００４０】
これらの観察は、時間的効果を含む、上述の帯電効果を想起することによって説明され得る。
【００４１】
所与の位置に到達する前に一次電子ビームによって走査された位置を考慮しながら、サンプルの表面上の所与の位置で測定された信号をモデリングすることが必要であると思われる。
【００４２】
一次電子の入射ビームがサンプル上の点ｒに進むと、効率ρ（ｒ）で二次電子が生成される。この効率は、点ｒに存在するがその近傍にも存在する材料の性質と、考慮される構造の幾何学的形状にリンクする。
【００４３】
さらに、一次電子ビームは点状ではなく、入射電流密度の空間分布を有する。ビームが点Ｐの中心にあるときの実際の効率は：
Ｒ（Ｐ）＝∫∫ρ（ｒ）×ｆ（ｒ−Ｐ）ｄｒ
である。
【００４４】
ここで、ｆ（ｒ）は、電子の正規化空間分布である。この分布関数は、たとえばガウシアン関数で構成される減少則にしたがう。これ以降、点Ｐへの寄与は、ビームの空間的広がりに対する応答の、空間的に積分された寄与であると考えられる。
【００４５】
したがって、点Ｐにおける瞬時応答は、いくつかの複雑な要因の結果である。後方散乱電子および二次電子が生成された場合、それらは電荷の分布を発生し、入射ビームの変位中に検出された信号を修正しようとする静電界の生成をもたらす。放電プロセス（外部静電界、サンプルによる電荷の散逸など）が存在する場合、これら生成された電界は一般に減少する。しかしながら、この放電時間は、顕微鏡の２つの測定点間の特性時間よりも長いことが多く、これは画像の形成を混乱させる。
【００４６】
本発明は、補正項Ｓを用いてこれらの電荷の影響をモデリングする。
【００４７】
電荷発生効率はＲ（ｒ）に比例し、照射された材料およびその幾何学的形状に（したがって位置に）応じている。信号に対する時間ｔにおけるｒにおける即時の影響は、Ｔ（ｒ，ｔ）＝Ｉ（ｔ）Ｒ（ｒ）Ｃ（ｒ）と呼ばれる。Ｃ（ｒ）は、実効電荷係数を反映しており、ここで、Ｉ（ｔ）は入射ビームがｒにあるときの電流である。
【００４８】
電荷の影響は、分布関数Ｆｓ（ｒ）によって空間的に分散される。この分布は、ｒ＝０において最大であり、距離ｒとともに減少する。
【００４９】
特性的な時定数τを有する電荷散逸プロセスが存在すると仮定され得るので、電荷の影響は、経時的に減少する。Ｆｔ（ｔ）がとられる。
【００５０】
一般に、入射ビームは、時間ｔｐに応じて位置ｒｐのシーケンスにしたがうと考えられ、ここでｐは位置インデクスである。
【００５１】
このモデルでは、ｔ≠ｔ’でＰ（ｔ）＝Ｐ（ｔ’）のような、数回が存在する可能性があるという事実を考慮している。したがって、走査は冗長な点を備えることがあり、これは特に画像がいくつかの通過（フレーム）にわたって蓄積されるときに起こる。
【００５２】
図５は、本発明による方法１００の異なるステップを示す。
【００５３】
本発明による方法１００の第１のステップＩＭＡＧＥは、サンプルの表面を表し、走査型電子顕微鏡から導出される実験画像の取得を含む。
【００５４】
このステップは、たとえば、関心のあるサンプルの一部を一次電子ビームで走査すること、および放出された二次電子を測定することによって得られる画像の形成を含む。
【００５５】
本発明による方法１００の第２のステップＭＯＤＥＬは、補正項Ｓ（Ｐｉ，ｔｉ）の和によって第１のパラメトリックモデルから得られる第２の理論モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）を用いた、測定信号のモデリングを含む。モデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）は、時点ｔｉにおける位置Ｐｉでの二次電子の信号の強度を与える。
【００５６】
第１の理論モデルは、パラメトリック数学関数から構築され、サンプルの構造および機器応答を記述するパラメータの組を含む。第１の理論モデルは、走査中のサンプルのトポグラフィ、堆積された電荷、電荷効率、および一次電子ビームの多重通過を考慮すると考えられ得る。
【００５７】
補正項は、走査中に一次電子ビームによって堆積された過剰電荷を考慮している。この補正項は、一次電子ビームの走査中に各位置に堆積された電荷からの寄与を総和することによって構成される。補正項は、サンプルのトポグラフィを考慮するための空間分散関数を含む。補正項は、電荷散逸現象を考慮するための時間分散関数も含む。補正項は、一次電子ビームの潜在的な多重通過を考慮している。
【００５８】
本発明による方法１００の第３のステップＦＩＴは、第１のステップで取得された実験画像上のモデルＵ（Ｐｉ，ｔｉ）の調整を含む。この調整ステップは、たとえば帯電効果にリンクするアーチファクトを考慮した後に、サンプルの幾何学的形状を記述するパラメータの値を発見することを可能にする。
【００５９】
補正項は、時点ｔｉにおいて点Ｐｉにおいて：
【数１５】
2020502521.tif 000017
のように書かれる。
【００６０】
インデクスｊ≦ｉは、時点ｔｉにおいて照射された位置Ｐｉまで、時点ｔｊにおいて照射された一次電子ビームの位置Ｐｊのシーケンスを走査し、一次電子ビームは、異なる時点において同じ位置を照射することができる。
【００６１】
クロネッカデルタ関数に対するインデクスｊでの和は、時点ｔｉにおいて照射された点Ｐｉにおける、一次電子ビームの数回の通過の可能性を考慮している。
【００６２】
インデクスｋでの和は、位置Ｐｊにおける、一次電子ビームの各通過について補正項を計算することを可能にする。この和は、時点ｔｊに先行する時点ｔｋにおいて、一次電子ビームによって走査された点Ｐｋを考慮している。
【００６３】
Ｑｋは、ビームが位置Ｐｋにあるときに堆積された電荷である。この電荷は、電流に応じているが、ビームが位置Ｐｋにあると考えられる時間、すなわち走査速度に応じてもいる。量Ｒｋがまた、サンプルの表面の第１の理論モデルに現れ、サンプルの幾何学的形状を記述するパラメータ、ならびに機器応答および電荷発生効率を記述するパラメータを含む。
【００６４】
パラメータＣｋは、実効電荷係数である。
【００６５】
関数Ｆｓ（ｒ−Ｐｋ）は、空間分散関数であり、関数Ｆｔ（ｔ−ｔｋ）は、時間分散関数である。
【００６６】
帯電現象が無視されるとき、シーケンス中に測定される信号は：
【数１６】
2020502521.tif 000018
である。
【００６７】
測定された信号は、一次電子ビームによって走査されたすべての位置の和である。クロネッカデルタδ（Ｐｉ−Ｐｊ）は、Ｐｉ＝Ｐｊのとき１に等しく、そうでないときはゼロである。実際に、ビームが位置Ｐｉを照射すると、信号は検出器の画素Ｐｉに記録される。ビームが同じ点を再び通過すると、信号は積分される（前の信号に加えられる）。したがって、検出器はメモリを有する。
【００６８】
実施形態によれば、第２の理論モデルは、次の式：
【数１７】
2020502521.tif 000019
にしたがって得られる。
【００６９】
補正項Ｓの前の負の符号は、帯電がしばしばＣＤ−ＳＥＭ画像上における、よりダークなゾーン、すなわち帯電のない信号の減衰、をもたらすという事実に起因する。しかし、場合によっては、実効電荷係数の符号にしたがって、帯電の影響が逆に正になることがある。
【００７０】
この実施形態の利点は、空間的および時間的帯電の両方の影響を考慮することである。さらに、この実施形態は、一次電子ビームが同じ位置を何度も通過できるという事実を考慮している。
【００７１】
したがって、第２の理論モデルは、以下：
【数１８】
2020502521.tif 000020
の形態を取り得る。
【００７２】
分散関数Ｆｔ（ｔｊ−ｔｋ）は、一次電子ビームの通過中に堆積された過剰電荷の減少を引き起こす電荷散逸現象を考慮している。
【００７３】
実施形態によれば、時間分散関数は以下：
【数１９】
2020502521.tif 000021
の形態を取り、ここで、τは、特性的な電荷散逸時間である。
【００７４】
別の実施形態によれば、コーシータイプの分布関数：
【数２０】
2020502521.tif 000022
を使用して、より遅い減少を考慮することができる。
【００７５】
空間分散関数は、第２の理論モデルが計算される位置Ｐｉと、位置Ｐｊにおける電荷Ｑｊとの間の距離を考慮することを可能にする。
【００７６】
実施形態によれば、空間分散関数は、ガウシアンタイプのベル形状：
【数２１】
2020502521.tif 000023
を有することができる。
【００７７】
たとえば、選択された表面走査モードにしたがって、他の空間分布関数が使用されてもよい。非対称空間分布関数もまた選択され得る。
【００７８】
ほとんどのＣＤ−ＳＥＭ画像において、２つの単純化仮説が適用され得る。第１の仮説は、一次電子の電流が走査中一定であり、Ｑ０に等しいということである。第２の仮説は、一次電子ビームの多重通過なしで、サンプルの表面が一回走査されることである。第２の仮説は、冗長点の不在：条件、ｔ≠ｔ’でＰ（ｔ）＝Ｐ（ｔ’）、が決して検証されないことに対応する。
【００７９】
次いで、第２の理論モデルは、次の式：
【数２２】
2020502521.tif 000024
にしたがって計算することができる。
ここで、Ｕ０（Ｐｉ，ｔｉ）＝Ｑ０Ｒｉは、帯電効果を考慮せずに時点ｔｉにおいて位置Ｐｉで得られる信号である。
【００８０】
この実施形態の１つの利点は、本発明による方法のステップＦＩＴの過程で実装するためのより簡単な式を得ることである。
【００８１】
帯電効果のために、トポグラフィなしで単一の材料を用いてサンプル上で取得されたＣＤ−ＳＥＭ画像は平坦ではないが、次の式：
【数２３】
2020502521.tif 000025
によって与えられる強度Ｕｂ（Ｐｉ，ｔｉ）を有することになる。ここで、Ｒ０は、基板の応答である。この項が、第２の理論モデルにしたがって計算された画像から引かれると、これは：
【００８２】
【数２４】
2020502521.tif 000026
を与える。帯電現象がサンプルの表面で均一である場合、実効電荷パラメータは、サンプルの表面の任意の点において同じ値Ｃｉ≒Ｃ０を有すると考えることが可能であり、これは、：
【数２５】
2020502521.tif 000027
を与える。ここで、Δｉ＝Ｒｉ−Ｒ０である。
【００８３】
この実施形態の利点は、バックグランドがゼロ応答を有し、コントラスト部分のみがすなわちＲｐ−Ｒ０≠０を生じさせることが、帯電現象を誘起するというモデリングを得ることである。
【００８４】
この実施形態の利点は、バックグランドを画像処理によって引くことができ、帯電の計算はサンプルの構造化部分に対してのみ実施されることである。
【００８５】
ＣＤ−ＳＥＭ画像を取得するためのサンプルの表面の走査は、いくつかの方法にしたがっておこなわれ得る。よく使用される技術は、図６に示すように、ＴＶ走査技術とも呼ばれる、いわゆるラスタ走査技術である。この走査モードによれば、図６に示すｘ方向に沿った迅速な走査方向と、図６に示すｙ方向に沿った遅い走査方向とを識別することができる。この走査方法によれば、データ取得は、図６の（１）に示される水平線に対応してのみ行われる。以後、図６における高速走査方向ｘは、一次電子ビームの走査方向を指す。
【００８６】
この走査方法が使用されるとき、画像の各線は一定の速度で走査され、これは：
【数２６】
2020502521.tif 000028
を与える。
【００８７】
これは、次の式：
【数２７】
2020502521.tif 000029
にしたがって第２の理論モデルを書くということになる。
【００８８】
一次電子ビームの多重通過が排除されると、第２の理論モデルの計算は以下：
【数２８】
2020502521.tif 000030
のようになる。ここで、
【数２９】
2020502521.tif 000031
である。この式は、瞬時応答Ｔの、トランケートされた畳み込み積タイプの補正項に対応する。
【００８９】
言い換えれば、補正項は、第１のパラメトリックモデルと所与の畳み込みカーネルとの間の畳み込み積である。畳み込み積は、時点ｔｉにおいて位置Ｐｉに到達する前に一次電子ビームによって走査された位置について計算され、ビームによって堆積された電荷を考慮することを可能にする。
【００９０】
第２の理論モデルは、次の式：
【数３０】
2020502521.tif 000032
を用いて、連続変数でも計算され得る。
【００９１】
この実施形態の利点は、計算ステップの単純化であり、積分は、単一の空間変数に対して排他的に実施される。
【００９２】
本発明はまた、ＣＤ−ＳＥＭ技術の較正ステップの実装に関する。この較正ステップは、モデル内に存在し、機器応答にリンクされているパラメータを決定するために行われる。これらのパラメータは、第１の理論モデルに既に存在するパラメータの組の一部を形成し、それらは、たとえば、一次電子ビームがゼロではないサイズを有するという事実を考慮する。しばしば、一次電子ビームの形状は、ガウシアンプロファイルとして記述される。一次電子ビームの特徴を考慮したこのガウシアン関数は、点像分布関数またはＰＳＦと呼ばれる。機器応答を記述するパラメータ、たとえばＰＳＦのパラメータは、予備較正ステップ中に有利に決定され得る。較正は、第２の理論モデルと構造が知られているサンプルの実験画像との間の調整を行うことによって得られる。これが、較正ステップ中に幾何学的パラメータを固定し、より信頼性のある様式で、機器応答を記述するパラメータを得ることを可能にする。機器応答を記述するパラメータの値は、次に、関心のある実験画像のキャラクタリゼーションのためのＣＤ−ＳＥＭ技術の実装中に固定される。
【００９３】
較正ステップを行うことの利点は、機器応答を記述するパラメータをより正確かつ信頼性のある様式で決定できることである。次に、機器応答を記述するこれらのパラメータは、関心のある実験画像のキャラクタリゼーションのためＣＤ−ＳＥＭ技術の実行中に固定され、これが、サンプルの構造、つまり、関心のある限界寸法を記述するパラメータの、より正確で信頼性のある決定を達成することを可能にする。
【００９４】
本発明は、ＣＤ−ＳＥＭキャラクタリゼーション技術を実装するための方法にも関し、以下の：
−  サンプルの構造を表し、走査型電子顕微鏡から導出された実験画像を発生するステップと、
−  パラメトリック数学関数に基づく第１の理論モデルから、補正項の代数和によって得られる第２の理論モデルを計算するステップであって、前記第２の理論モデルは、パラメータの組を備え、前記パラメータの組は、関心のあるサンプルの幾何学的構造を記述する決定されるべきパラメータと、機器応答を記述する上述の較正にしたがって決定されるパラメータとの両方を含む、ステップと、
−  第２の理論モデルに存在するパラメータを決定し、前記第２の理論モデルと前記実験画像との間の調整によって、関心のあるサンプルの構造を記述するステップとを含む。
【００９５】
有益には、ＣＤ−ＳＥＭキャラクタリゼーション技術を実装するためのこの方法は、特に効率的である。この方法のおかげで、関心のあるサンプルのＣＳ−ＳＥＭ画像を発生し、機器応答および帯電効果を考慮しながら前記サンプルの少なくとも１つの限界寸法を測定することが可能である。
【図１】
2020502521.tif 000044
【図２ａ】
2020502521.tif 000045
【図２ｂ】
2020502521.tif 000046
【図３ａ】
2020502521.tif 000047
【図３ｂ】
2020502521.tif 000048
【図３ｃ】
2020502521.tif 000049
【図３ｄ】
2020502521.tif 000050
【図４】
2020502521.tif 000051
【図５】
2020502521.tif 000052
【図６】
2020502521.tif 000053
【国際調査報告】
2020502521.tif 000054
2020502521.tif 000055
2020502521.tif 000056
2020502521.tif 000057