TWI809491B

TWI809491B - 解析系統

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Publication number: TWI809491B
Application number: TW110132556A
Authority: TW
Inventors: 金野杏彩; 設楽宗史; 藤村一郎; 切畑大二; 三瀬大海
Original assignee: 日商日立全球先端科技股份有限公司
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2023-07-21
Also published as: JPWO2022064707A1; JP7446453B2; CN116157891B; KR102763002B1; TW202213569A; CN116157891A; WO2022064707A1; KR20230049740A; US20230377836A1

Abstract

迅速且高精度地取得多層構造之深度資訊。解析系統，係具備有：(a)藉由從第1方向對包含有多層構造之試料(SAM)照射電子束(EB1)的方式，取得從第1方向觀看到的試料(SAM)之第1攝影圖像的步驟；(b)藉由從與第1方向交叉之第2方向對試料(SAM)照射電子束(EB1)的方式，取得從第2方向觀看到的試料(SAM)之第2攝影圖像的步驟；及(c)使用第1攝影圖像與第2攝影圖像與包含有多層構造的層數、多層構造之1層的厚度或各層的厚度及多層構造之第1層開始的深度之試料(SAM)的資訊，取得多層構造之深度資訊的步驟。

Description

解析系統

本發明，係關於解析系統，特別是關於可取得試料所包含之多層構造的深度資訊之解析系統。

近年來，半導體元件之微細化有所進展。特別是，在具有立體構造之半導體元件中，係藉由與層積技術組合，正飛躍地進展為高密度化及大容量化。在半導體元件之製造工程中，為了管理多層構造化之圖案的尺寸，係必需評估各層中之圖案的完成結果。而且，為了提升半導體元件之品質，不可或缺的是形成垂直且均勻之圖案，並要求進行迅速且高精度之圖案的形狀之評估。

作為現狀之評估手法，存在有「藉由聚焦離子束(Focused Ion Beam：FIB)，一面將試料一點一點地切削，一面進行試料的觀察而獲得圖案之深度資訊」的手法或「以帶電粒子線裝置觀察藉由機械研磨所作成之試料，並預測研磨面的傾斜角而獲得圖案之深度資訊」的手法等。

例如，在專利文獻1，係揭示有如下述技術：使用FIB將試料加工成錐形形狀，並使用電子顯微鏡取得所形成之斜面的表面觀察像，基於下降斜面的開始位置與電子束的掃描距離與傾斜角來運算圖案之深度。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2016/002341號

[本發明所欲解決之課題]

在使用了FIB之手段中，係雖可進行高精度之圖案的評估，但存在有加工區域狹窄、耗費時間評估及難以再次取得資料等的課題。又，在預測研磨面的傾斜角之手段中，係雖可進行迅速的評估，但由於只能以預測來算出圖案之深度資訊，因此，存在有圖案的評估值之精度低等的課題。

亦即，要求一種不使用FIB即可迅速且高精度地取得多層構造之深度資訊的技術。

其他課題及新穎之特徵，係可由本說明書的記述及附加圖面明確得知。 [用以解決課題之手段]

若簡單地說明本申請所揭示的實施形態中之具代表性內容的概要，則如下所述。

一實施形態中之解析系統，係具備有：(a)藉由從第1方向對包含有多層構造之試料照射電子束的方式，取得從前述第1方向觀看到的前述試料之第1攝影圖像的步驟；(b)藉由從與前述第1方向交叉之第2方向對前述試料照射前述電子束的方式，取得從前述第2方向觀看到的前述試料之第2攝影圖像的步驟；及(c)使用前述第1攝影圖像與前述第2攝影圖像與包含有前述多層構造的層數、前述多層構造之1層的厚度或各層的厚度及前述多層構造之第1層開始的深度之前述試料的資訊，取得前述多層構造之深度資訊的步驟。

又，一實施形態中之解析系統，係具備有：(a)藉由從第1方向對包含有多層構造之試料照射電子束的方式，取得從前述第1方向觀看到的前述試料之第1攝影圖像的步驟；(b)在前述第1攝影圖像中，指定觀察範圍的步驟；(c)在所指定之前述觀察範圍中，使用接物透鏡，對前述試料中之複數個部位進行前述第1方向的前述電子束之聚焦的步驟；(d)基於前述步驟(c)之前述聚焦的結果，取得前述試料的前述複數個部位中之前述接物透鏡與焦點位置之間的距離，並作成將該些距離圖表化之WD輪廓的步驟；及(e)藉由將「包含有前述多層構造的層數、前述多層構造之1層的厚度或各層的厚度及前述多層構造之第1層開始的深度」之前述試料的資訊與前述WD輪廓加以對照的方式，取得前述多層構造之深度資訊的步驟。 [發明之效果]

根據一實施形態，可迅速且高精度地取得多層構造之深度資訊。

以下，基於圖面，詳細地說明實施形態。另外，在用以說明實施形態之全部圖面中，對於具有同一功能之構件，係賦予同一符號並省略其重覆的說明。又，在以下之實施形態中，係除了尤其必要時以外，原則上不重覆同一或同樣部分的說明。

又，本申請所說明之X方向、Y方向及Z方向，係相互交叉且相互正交。在本申請中，係亦有時將Z方向作為某構造體的上下方向、高度方向或厚度方向而進行說明。

(實施形態1) 以下，說明實施形態1中之解析系統。首先，使用圖1，說明關於構成解析系統之一部分的帶電粒子線裝置1。在圖1中，係例如例示掃描型電子顯微鏡(SEM)作為帶電粒子線裝置1。

＜帶電粒子線裝置之構成＞圖1所示之帶電粒子線裝置1，係用以「藉由從鏡筒2之內部所具備的電子槍3對被配置於試料室7之試料SAM照射電子束EB1的方式，解析(觀察、測定)試料SAM」的裝置。

帶電粒子線裝置1，係具備有：試料室7；及鏡筒2，被安裝於試料室7且構成電子束柱。鏡筒2，係具備有可照射電子束EB1的電子槍3、用以將電子束EB1聚焦的聚光透鏡4、用以掃描電子束EB1的偏轉線圈5及用以將電子束EB1聚焦的接物透鏡6。

在試料室7之內部，係設置有用以搭載試料SAM的試料台(保持器)8、用以設置試料台8的平台9、平台控制裝置10及檢測器11等。雖未圖示，但在試料室7，係設置有導入/導出口。

在試料SAM之解析時，搭載有試料SAM之試料台8，係經由導入/導出口被搬送至試料室7的內部，並被設置於平台9。又，在取出試料SAM時，搭載有試料SAM之試料台8，係經由導入/導出口被搬送至試料室7的外部。

平台控制裝置10，係被連接於平台9，可使平台9的位置及朝向位移。試料SAM的位置及朝向因平台9之位移而位移。

平台控制裝置10，係具有：XY軸驅動機構，可沿與帶電粒子線裝置1之載置面平行的方向驅動；Z軸驅動機構，可沿與上述載置面垂直的方向驅動；R軸驅動機構，可沿旋轉方向驅動；及T軸驅動機構，可沿相對於XY面傾斜的方向驅動。該些各驅動機構，係用以解析被設置於平台9上的試料SAM及試料台8中之任意部分的機構。藉由該些，試料SAM中之成為解析對象的部位被移動至攝影視野之中心並朝任意方向傾斜。

檢測器11，係當「在試料SAM之解析時，電子束EB1被照射至試料SAM」的情況下，可檢測從試料SAM所放出的二次電子EM2。另外，檢測器11，係亦可被設置於試料室7的內部，或亦可被設置於鏡筒2的內部。

又，帶電粒子線裝置1，係具備有綜合控制部C0，在帶電粒子線裝置1之外部或內部具備有被電性連接於綜合控制部C0的顯示機器20及操作機器21。顯示機器20，係例如顯示器，操作機器21，係例如滑鼠及鍵盤。使用者使用操作機器21在顯示機器20上進行作業，藉此，各種資訊被輸入至綜合控制部C0或從綜合控制部C0被輸出。

綜合控制部C0，係具有掃描信號控制部C1、平台控制部C2及運算部C3，並將該些進行統合。因此，在本申請中，係當綜合控制部C0進行時，則亦有時說明藉由掃描信號控制部C1、平台控制部C2及運算部C3所進行的控制。又，亦有時將具有掃描信號控制部C1、平台控制部C2及運算部C3的綜合控制部C0視為一個控制單元，並將綜合控制部C0僅稱為「控制部」。

掃描信號控制部C1，係被電性連接於電子槍3、聚光透鏡4、偏轉線圈5及接物透鏡6，控制該些動作。電子槍3，係接收來自掃描信號控制部C1的控制信號而生成電子束EB1，電子束EB1，係朝向試料SAM照射。

聚光透鏡4、偏轉線圈5及接物透鏡6之各者，係接收來自接收掃描信號控制部C1的控制信號而激發磁場。藉由聚光透鏡4之磁場，電子束EB1，係被聚焦成適當的光束半徑。藉由偏轉線圈5之磁場，電子束EB1，係被偏轉並在試料SAM上進行二維掃描。藉由接物透鏡6之磁場，電子束EB1，係再次被聚焦於試料SAM上。

又，藉由掃描信號控制部C1控制接物透鏡6並調整接物透鏡6之激磁強度，藉此，亦可對試料SAM進行電子束EB1的聚焦。

平台控制部C2，係被電性連接於平台控制裝置10，控制平台控制裝置10所具有之各驅動機構的動作，並具有始終使視野與平台9之座標連結的功能。

運算部C3，係包含有圖像取得部C4、圖像結合部C5、指示輸入部C6、記憶部C7及圖案形狀解析部C8。

圖像取得部C4，係被電性連接於檢測器11，控制該動作。又，圖像取得部C4，係可將由檢測器11所檢測到之二次電子EM2作為信號而進行處理，並將該信號轉換成攝影圖像(圖像資料)。上述攝影圖像，係被輸出至顯示機器20，使用者，係可在顯示機器20上確認上述攝影圖像。

圖像結合部C5，係可連接由圖像取得部C4所取得的上述攝影圖像，例如作成如後述之圖6所示般的廣域圖像。上述廣域圖像，係被輸出至顯示機器20，使用者，係可在顯示機器20上確認上述廣域圖像。

指示輸入部C6，係接收使用者使用操作機器21而在顯示機器20上所輸入的資訊。記憶部C7，係可保存平台9之座標及所取得之攝影圖像(圖像資料)等的資訊。另外，各資訊，係相互被賦予關連。

圖案形狀解析部C8，係具有解析試料SAM所包含之複數個圖案形狀的功能。

運算部C3，係可使用指示輸入部C6接收到之資訊與被儲存於記憶部C7之資訊，實施如後述般之與平台座標、圖案形狀的解析及多層構造之深度資訊等的運算。

＜試料SAM之構成＞圖2Aa及圖2Ab，係實施形態1中之試料SAM的平面圖。圖2Ba，係以沿著圖2Aa之A-A線的方式，在觀察面30中被割斷之試料SAM的割斷面圖。圖2Bb，係以沿著圖2Ab之B-B線的方式，在觀察面30中被割斷之試料SAM的割斷面圖。

實施形態1中之試料SAM，係例如從形成有各種半導體元件的晶圓之一部分所取得的薄片。因此，試料SAM，係包含有半導體基板、被形成於上述半導體基板上之電晶體等的半導體元件、由複數個電晶體所構成之高積體化進展的大規模積體電路(LSI)元件、包含有複數個閘極電極的多層配線層及被形成於該些間的層間絕緣膜等。

試料SAM，係具有：上面TS；及下面BS，與上面TS相反側。在試料SAM之一部分，係例如藉由如離子銑裝置、FIB或凹坑研磨機般的研磨裝置來施予研磨處理。圖2Aa及圖2Ba，係表示藉由離子銑裝置或FIB所研磨之試料的圖。圖2Ab及圖2Bb，係表示藉由離子銑裝置或凹坑研磨機所研磨之試料SAM的圖。

如圖2Aa、圖2Ba、圖2Ab及圖2Bb所示般，藉由該研磨處理，在試料SAM之上面TS的一部分，係形成有構成傾斜面的觀察面(研磨面)30。

又，在圖2Aa及圖2Ab，係亦表示放大了包含觀察面30的試料SAM之一部分的放大圖。在試料SAM，係含有複數個圖案32。複數個圖案32之各者，係例如具有延伸於Z方向的圓柱狀之構造的半導體元件。此外，複數個圖案32之各者，係例如具有多層構造的LSI之配線或電晶體等的構造體。

在圖2Ba及圖2Bb中，如上述多層配線層般的複數個導電體層被表示為多層構造31。亦即，試料 SAM，係包含被層積於從試料SAM的上面TS朝向試料SAM的下面BS之方向即第1方向(Z方向)的複數個導電體層作為多層構造31。又，在此，係雖並未詳細圖示，但多層構造31，係被形成於複數個圖案32的周圍。

於剖面下，觀察面30，係從試料SAM的上面TS朝向試料SAM的下面BS傾斜。更詳細而言，於剖面下，觀察面30，係構成從上面TS朝向下面BS連續傾斜的傾斜面。由研磨裝置所進行的研磨處理，係以使多層構造31之整層被研磨的方式而進行，觀察面30之底部的位置比多層構造31之最下層深。因此，多層構造31之整層露出於觀察面30及割斷面。

＜解析系統＞以下，一面對比圖3之流程圖所示的各步驟S1~S16與圖4~圖10，一面說明實施形態1中之解析系統。

又，如以下說明般，解析系統，係作為試料SAM之測定方法，具備有在研磨裝置中所進行的步驟與在試料製作裝置中所進行的步驟與在帶電粒子線裝置1中所進行的步驟。因此，不僅帶電粒子線裝置1，該些研磨裝置及試料製作裝置亦構成解析系統的一部分。

在步驟S1中，係進行試料SAM的製作。首先，例如使用如金剛石切削器等般的試料製作裝置切出晶圓之一部分，藉此，準備試料SAM。其次，將所切出的試料SAM從試料製作裝置搬送至研磨裝置。研磨裝置，係例如離子銑裝置、FIB或凹坑研磨機等。

其次，使用研磨裝置，對試料SAM的上面TS施予研磨處理，藉此，在上面TS的一部分形成觀察面30。其次，將進行了研磨處理的試料SAM從研磨裝置搬送至試料製作裝置。試料製作裝置，係例如FIB或離子銑裝置。

其次，藉由試料製作裝置，在觀察面30割斷試料SAM，藉此，製作圖2Ba或圖2Bb所示的試料SAM。其後，將經割斷的試料SAM搭載於試料台8。

以後，係雖針對使用了圖2Aa及圖2Ba所示之試料SAM的情形進行說明，但即便在使用了圖2Ab及圖2Bb所示之試料SAM的情況下，亦可實施相同手法。

在步驟S2中，係進行試料SAM的設置。首先，將搭載有試料SAM的試料台8從試料製作裝置搬送至帶電粒子線裝置1。其次，以使試料SAM之上面TS與電子槍3對向的方式，將搭載有試料SAM的試料台8設置於平台9上。藉此，包含有觀察面30之上面TS相對於Z方向垂直地配置。

在步驟S3中，係進行應用程式的啟動。藉由使用者使用操作機器21在顯示機器20上進行操作的方式，啟動應用程式。當啟動該應用程式時，則如圖4所示般，操作畫面40a被顯示於顯示機器20。操作畫面40a，係主要用於使用者對綜合控制部C0輸入指示及使用者從綜合控制部C0獲得各資訊。

在操作畫面40a中，使用者，係可進行廣域圖像攝影用之顯示部41、深度資訊取得用之顯示部42及圖案解析用之顯示部70的切換。

在廣域圖像攝影用之顯示部41，係設置有攝影圖像顯示部43、條件顯示部44、擷取用之按鍵B1、參照用之按鍵B2、位置指定工具追加用之按鍵B3及廣域圖像作成開始用之按鍵B4。

擷取用之按鍵B1，係在將電子束EB1照射至試料SAM而取得攝影圖像時使用。參照用之按鍵B2，係在將過去所拍攝到的攝影圖像輸出至攝影圖像顯示部43時使用。位置指定工具追加用之按鍵B3，係在追加後述的觀察範圍45時使用。廣域圖像作成開始用之按鍵B4，係在為了於後述的步驟S6中作成廣域圖像而進行連續拍攝時使用。

在條件顯示部44，係顯示有起點座標、終點座標、倍率及攝影片數等的攝影條件。又，在條件顯示部44，係設置有進行決定攝影條件用之按鍵B5與設定攝影條件的更多細節之按鍵B6。

在步驟S4中，係進行對準及從第1方向(Z方向)觀看到的攝影圖像即整體圖像之取得。首先，使用者，係進行包含有電子束EB1相對於試料SAM之聚焦及倍率之變更等的對準。其次，使用者點擊擷取用之按鍵B1，藉此，從第1方向(Z方向)對試料SAM照射電子束EB1，取得包含有觀察面30的整體圖像。

如圖4所示般，從所取得之第1方向(Z方向)觀看到的整體圖像，係從綜合控制部C0被輸出至攝影圖像顯示部43。藉此，使用者，係可掌握試料SAM的概要。

在步驟S5中，係進行攝影條件的設定。首先，如圖5所示般，使用者，係在攝影圖像顯示部43中，例如拖曳操作機器21即滑鼠，藉此，在包含有觀察面30的整體圖像指定觀察範圍45。綜合控制部C0，係將所指定之觀察範圍45轉換成試料SAM的位置座標，並將起點座標及終點座標輸出至條件顯示部44。

在此，使用者點擊位置指定工具追加用之按鍵B3，藉此，亦可進一步追加指定觀察範圍45。例如，可追加相對於最初選擇之觀察範圍45而在Y方向上偏移的其他觀察範圍45。

其次，使用者，係將倍率及攝影片數等的攝影條件輸入至條件顯示部44，並點擊廣域圖像作成開始用之按鍵B4。綜合控制部C0，係受理所輸入的攝影條件，開始用以作成從第1方向(Z方向)觀看到的試料SAM之複數個攝影圖像的連續拍攝。

在步驟S6中，使用者點擊B4按鍵，藉此，進行從第1方向(Z方向)觀看到的試料SAM之攝影圖像即廣域圖像的取得。首先，在第1方向(Z方向)中，對被設置於平台9之試料SAM的上面TS(觀察面30)照射電子束EB1。

其次，在檢測器11中，從試料SAM所放出的二次電子EB2被檢測為信號。其次，在綜合控制部C0之圖像取得部C4中，基於所檢測到的上述信號，取得從第1方向(Z方向)觀看到的攝影圖像。對觀察範圍45內之觀察對象依序進行該些作業，藉此，取得複數個攝影圖像。

其次，如圖6所示般，藉由綜合控制部C0之圖像結合部C5，在步驟S5中所取得的複數個攝影圖像被連接而作成從第1方向(Z方向)觀看到的廣域圖像。所作成之廣域圖像，係被輸出至攝影圖像顯示部43。

亦即，在綜合控制部C0中，基於在檢測器11中所檢測到的上述信號，進行複數個攝影圖像及廣域圖像之取得。

另外，綜合控制部C0，係可將攝影圖像的座標與平台9的座標建立對應。因此，使用者，係可確認目標之觀察位置的座標資訊等。另外，該些座標，係被保存於綜合控制部C0的記憶部C7。

又，在步驟S6中，係雖以作成廣域圖像為前提，但根據樣品，亦有時不需作成廣域圖像而僅拍攝1個部位或數個部位即可。在該情況下，在條件顯示部44，係僅顯示起點座標而並未顯示終點座標。關於以後之廣域圖像作成的說明，係亦包含拍攝1個部位或數個部位的情形。

在步驟S7中，係進行基準座標的指定。首先，如圖6所示般，在攝影圖像顯示部43中，使用者點擊露出於觀察面30之多層構造31的第1部位。第1部位，係例如多層構造31的第1層。藉此，綜合控制部C0，係在廣域圖像中，將上述第1部位指定為從第1方向(Z方向)觀看到的基準座標(x1，y1)46a。所指定的基準座標(x1，y1)46a，係被保存於記憶部C7。

另外，本申請中之多層構造31的第1層，係最接近試料SAM之上面TS的層，相當於多層構造31的最上層。在以後之說明中，表現為「多層構造31的第1層」的情況亦相同。

又，如圖6般，只要為可明確地確認多層構造的試料，則例如如多層構造的第1層般，容易將適於作為起點的層指定為基準座標。然而，根據試料，係亦假定無法明確地確認多層構造。在該情況下，例如亦可將特定圖案的位置或具有其他形狀之構造體的位置指定為基準座標(x1，y1)46a。

在步驟S8中，係進行試料SAM的傾斜。從綜合控制部C0之平台控制部C2向平台控制裝置10傳輸控制信號，驅動平台控制裝置10的T軸驅動機構。亦即，以使試料SAM的割斷面在與第1方向交叉之第2方向中與電子槍3對向的方式，控制平台控制裝置10，使設置有試料SAM的平台9傾斜。藉此，使用者，係可從第2方向(Y方向)觀察試料SAM的割斷面。在此，平台9，係傾斜90度，第1方向(Z方向)，係與第2方向(Y方向)正交。

另外，在此，係雖將第1方向作為Z方向並將第2方向作為Y方向而進行說明，但第1方向及第2方向，係不限於Z方向及Y方向，只要為相互交叉的方向即可。

又，在帶電粒子線裝置1的性能上，平台控制裝置10之T軸驅動機構的驅動範圍亦有不滿足90度。在該情況下，使用者，係在「從試料室7取出搭載有試料SAM之試料台8，並將試料SAM從試料台8拆下而使試料SAM傾斜90度」的狀態下，再次使試料SAM搭載於試料台8，並使搭載有試料SAM的試料台8返回到試料室7。

在步驟S9中，係藉由與步驟S4相同的方法，進行對準及從第2方向(Y方向)觀看到的試料SAM之攝影圖像即斷面圖像的取得。所取得之斷面圖像，係從綜合控制部C0被輸出至攝影圖像顯示部43。

在步驟S10中，係進行基準座標的連結。首先，使用者，係在操作畫面40a中，進行從廣域圖像攝影用之顯示部41切換至深度資訊取得用之顯示部42。

如圖7所示般，在深度資訊取得用之顯示部42，係與廣域圖像攝影用之顯示部41相同地，設置有攝影圖像顯示部43、擷取用之按鍵B1、參照用之按鍵B2及位置指定工具追加用之按鍵B3。又，在深度資訊取得用之顯示部42，係設置有移動條件顯示部47及層資訊顯示部48。

在移動條件顯示部47，係設置有進行朝基準位置移動用之按鍵B7、與第1方向連結用之按鍵B8及朝X座標移動用之按鍵B9。又，在層資訊顯示部48，係可顯示層數、1層的厚度及第1層開始之深度等的層資訊。

如圖7所示般，在攝影圖像顯示部43，係顯示步驟S9中所取得之從第2方向(Y方向)觀看到的試料SAM之斷面圖像。使用者點擊按鍵B7，藉此，綜合控制部C0之平台控制部C2，係以使平台9位於基準座標(x1，y1)46a之X座標x1的方式，使平台控制裝置10移動。在攝影圖像顯示部43，係顯示移動後之平台9的X座標位置49。

其次，使用者在攝影圖像顯示部43中，對與X座標位置49重疊之位置的多層構造31進行點擊操作，藉此，在第2方向(Y方向)中，指定成為基準的Z座標z1。亦即，使用者在斷面圖像中，對露出於觀察面30且與基準座標(x1，y1)46a之座標x1對應的多層構造31之第2部位進行點擊操作，藉此，在第2方向(Y方向)中，指定成為基準的Z座標z1。

其次，使用者點擊按鍵B8，藉此，綜合控制部C0，係在斷面圖像中，將上述第2部位指定為基準座標(x1，z1)46b，使基準座標(x1，y1)46a及基準座標(x1，z1)46b對應。另外，基準座標(x1，z1)46b、基準座標(x1，y1)46a及基準座標(x1，z1)46b之對應關係，係被保存於記憶部C7。

在步驟S11中，係進行觀察座標(x2，y2)46c的指定及平台9的移動。首先，使用者例如點擊參照用之按鍵B2，藉此，綜合控制部C0，係使步驟S6中所取得之從第1方向(Z方向)觀看到的廣域圖像(圖6)顯示於攝影圖像顯示部43。

其次，在攝影圖像顯示部43中，使用者點擊露出於觀察面30之多層構造31的第3部位。第3部位，係與上述第1部位不同的部位，例如與多層構造31之第1層不同的層。藉此，綜合控制部C0，係在廣域圖像中，將上述第3部位指定為從第1方向(Z方向)觀看到的觀察座標(x2，y2)46c。

如圖8所示般，綜合控制部C0，係使所指定之觀察座標(x2，y2)46c的X座標x2顯示於移動條件顯示部47。其次，使用者點擊移動用之按鍵B9，藉此，綜合控制部C0之平台控制部C2，係以使平台9位於觀察座標(x2，y2)46c之X座標x2的方式，使平台控制裝置10移動。

圖9，係表示圖8中平台9移動後的操作畫面40a。如圖9所示般，在攝影圖像顯示部43，係顯示移動後之平台9的X座標位置49。

其次，使用者在攝影圖像顯示部43中，對與X座標位置49重疊之位置的多層構造31進行點擊操作，藉此，指定Z座標z2。亦即，使用者在斷面圖像中，對露出於觀察面30且與觀察座標(x2，y2)46c之座標x2對應的多層構造31之第4部位進行點擊操作，藉此，指定Z座標z2。

綜合控制部C0，係在斷面圖像中，將上述第4部位指定為觀察座標(x2，z2)46d。另外，觀察座標(x2，y2)46c、觀察座標(x2，y2)46c及觀察座標(x2，z2)46d之對應關係，係被保存於記憶部C7。

其次，使用者點擊按鍵B9，藉此，綜合控制部C0，係使平台9朝所指定的觀察座標(x2，z2)46d移動。

在步驟S12中，係進行對準。使用者，係為了進行目標之觀察座標(x2，z2)46d的詳細觀察，從而進行電子束EB1相對於試料SAM之聚焦及倍率之變更等。

在步驟S13中，係進行從第2方向(Y方向)觀看到的攝影圖像之取得。在步驟S12後，藉由使用者點擊擷取用之按鍵B1的方式進行拍攝，取得從第2方向(Y方向)觀看到的攝影圖像。所取得的攝影圖像，係被保存於記憶部C7。

另外，在取得多層構造31之深度資訊這樣的觀點中，步驟S12及步驟S13，係並非必需，亦可省略。

在步驟S14中，係進行多層構造31之深度資訊的取得。使用者點擊深度資訊取得用之按鍵B10，藉此，綜合控制部C0之運算部C3，係運算觀察座標(x2，z2)46d距離基準座標(x1，z1)46b的深度(Z方向中之距離)。

使用者，係將包含有多層構造31的層數、多層構造31之1層的厚度或各層的厚度及多層構造31之第1層開始的深度等之試料SAM的資訊輸入至層資訊顯示部48。

又，將所輸入的資訊與觀察座標(x2，z2)46d距離基準座標(x1，z1)46b的深度之運算結果加以對照，藉此，綜合控制部C0之運算部C3，係運算觀察座標(x2，z2)46d距離基準座標(x1，z1)46b的層數。

在此，在基準座標(x1，z1)46b位於多層構造31之第1層的情況下，綜合控制部C0之運算部C3，係運算觀察座標(x2，z2)46d距離試料SAM之上面TS的深度及層數。亦即，運算觀察座標(x2，z2)46d位於多層構造31的第幾層。

如此一來，使用廣域圖像及斷面圖像，取得多層構造31之深度資訊。亦即，多層構造31之深度資訊，係包含有觀察座標(x2，z2)46d距離基準座標(x1，z1)46b的深度及層數與觀察座標(x2，z2)46d距離試料SAM之上面TS的深度及層數。又，該些資訊，係被保存於記憶部C7。

其後，在步驟S15中，係判定是否進行其他觀察座標之觀察。在不進行其他觀察座標之觀察的情況下(NO)，下個步驟為步驟S16。在進行其他觀察座標之觀察的情況下(YES)，重覆步驟S11~步驟S14。綜合控制部C0，係對所有目標之觀察座標的深度資訊，能以奈米級進行賦予。

又，步驟S1~S15中所取得之各座標及多層構造31的深度資訊等，係被記錄為如圖10般的記錄表，並被保持於記憶部C7。

如以上般，根據實施形態1中所揭示之技術，利用從第1方向(Z方向)觀看到的廣域圖像與從第2方向(Y方向)觀看到的斷面圖像，使各個座標連結，並使平台9從基準座標移動至觀察座標，藉此，可取得多層構造31之深度資訊。而且，使用者，係能以奈米級直接獲得多層構造31之深度資訊。

作為用以獲得多層構造31之深度資訊的其他手段，雖例如存在有使用了FIB之手段或預測研磨面的傾斜角之手段，但在使用了FIB之手段中，係存在有加工區域狹窄、耗費時間評估及難以再次取得資料這樣的課題，在預測研磨面的傾斜角之手段中，係存在有深度資訊之精度低等的課題。

與使用了FIB之手段相比，實施形態1中之解析系統，係可在更寬廣範圍且更短時間內進行，亦容易再次取得資料。又，與預測研磨面的傾斜角之手段相比，實施形態1中之解析系統，係可獲得更高精度的深度資訊。亦即，在實施形態1的解析系統中，係可迅速且高精度地取得多層構造31之深度資訊。

在步驟S16中，係進行試料SAM所包含之複數個圖案32的解析。首先，使用者，係在操作畫面40a中，進行從深度資訊取得用之顯示部42切換至圖案解析用之顯示部70。

如圖11所示般，在圖案解析用之顯示部70，係設置有攝影圖像顯示部43、圖像讀入設定部71、圖案檢測用之按鍵B19及圖案解析用之按鍵B20。又，在圖像讀入設定部71，係設置有讀入用之按鍵B17及參照用之按鍵B18。

在圖像讀入設定部71中，使用者輸入試料SAM的層數或深度並點擊讀入用之按鍵B17，藉此，綜合控制部C0，係基於步驟S14中所取得的多層構造31之深度資訊，在所輸入的位置即觀察座標(x3，y3，z3)46e中進行拍攝，並使所拍攝到的攝影圖像顯示於攝影圖像顯示部43。另外，使用者亦可點擊參照用之按鍵B18，選擇過去所取得的攝影圖像。

其次，使用者點擊圖案檢測用之按鍵B19，藉此，綜合控制部C0，係使用圖像辨識技術來檢測複數個圖案32，並對複數個圖案32賦予編號，將該些編號顯示於攝影圖像顯示部43。

其次，使用者點擊圖案解析用之按鍵B20，藉此，圖案形狀解析部C8，係使用圖像辨識技術，自動計測觀察座標(x3，y3，z3)46e中之複數個圖案32各自的直徑。而且，圖案形狀解析部C8，係針對複數個圖案32之各者，取得長軸徑、短軸徑、平均徑及真圓度等的圖案形狀資訊。該些圖案形狀資訊，係被保存於記憶部C7。

另外，在此說明之觀察座標(x3，y3，z3) 46e，係表示正觀察的攝影圖像之中心位置的座標。因此，所運算之層數亦表示正觀察的攝影圖像之中心位置之層數。

綜合控制部C0，係可將所取得之圖案形狀資訊記錄為記錄表，並如圖12所示般，將記錄表與觀察到的攝影圖像一起輸出。又，像這樣的圖案形狀資訊，係進行與其他資訊之關連建立，並被記錄於圖10的記錄表。

如以上般，根據實施形態1中之解析系統，不僅可取得多層構造31的深度資訊，亦可取得試料SAM所包含之複數個圖案32的圖案形狀資訊。

(實施形態2) 以下，使用圖13，說明實施形態2中之解析系統。另外，在以下中，係主要說明關於與實施形態1的相異點。

與實施形態1相比，在實施形態2中，係形成試料SAM之割斷面的時間點不同，其係在進行了從第1方向(Z方向)之廣域圖像的取得、基準座標(x1，y1)46a的指定及觀察座標(x2，y2)46c的指定後，形成試料SAM之割斷面。

以下，使用圖13之流程圖所示的各步驟S21~S40，說明關於實施形態2中之解析系統。

在步驟S21中，係藉由與步驟S1相同的手法，進行試料SAM之觀察面30的形成。此時，試料SAM，係圖2Aa或圖2Ab的狀態，尚未形成割斷面。在該狀態下，將試料SAM搭載於試料台8。

在步驟S22~S27中，係進行與步驟S2~S7相同的操作。藉由綜合控制部C0，取得從第1方向(Z方向)觀看到的試料SAM之廣域圖像，並在廣域圖像中，進行基準座標(x1，y1)46a的指定。

在步驟S28中，係在基準座標(x1，z1)46b的指定之前，進行觀察座標(x2，y2)46c的指定。亦即，接續於圖6所示之基準座標(x1，y1)46a的指定，進行圖8所示之觀察座標(x2，y2)46c的指定。

在步驟S29中，係進行試料SAM的取出。首先，從試料室7取出試料SAM，並將試料SAM從試料台8拆下。其後，將試料SAM搬送至例如如FIB或離子銑裝置般的試料製作裝置。

在步驟S30中，係進行割斷面的形成。藉由試料製作裝置，在觀察面30割斷試料SAM，藉此，製作圖2Ba或圖2Bb所示的試料SAM。

在步驟S31中，係試料SAM被搭載於試料台8，使得割斷面被電子束EB照射。首先，將經割斷的試料SAM搭載於試料台8。其次，將試料台8搬送至帶電粒子線裝置1，並將試料台8設置於平台9上。此時，以與電子槍3對向的方式，試料SAM之割斷面，係相對於Z方向垂直地配置。

在步驟S32中，係藉由與步驟S3相同的手法，進行應用程式的啟動。

在步驟S33中，係藉由與步驟S9相同的方法，進行對準及從第2方向(Y方向)觀看到的試料SAM之攝影圖像即斷面圖像的取得。

在步驟S34~S38中，係進行與步驟S10~S14相同的操作。亦即，綜合控制部C0，係在斷面圖像中，將與基準座標(x1，y1)46a之座標x1對應的多層構造31之第2部位指定為從第2方向(Y方向)觀看到的基準座標(x1，z1) 46b。又，綜合控制部C0，係在斷面圖像中，將與觀察座標(x2，y2)46c之座標x2對應的多層構造31之第4部位指定為從第2方向(Y方向)觀看到的觀察座標(x2，z2)46d。

其後，綜合控制部C0之運算部C3，係運算觀察座標(x2，z2)46d距離基準座標(x1，z1)46b的深度及層數，並運算觀察座標(x2，z2)46d距離試料SAM之上面TS的深度及層數。

在步驟S39中，係與步驟S15相同地，重覆步驟S34~S38直至所有的觀察座標之觀察完成為止。

如此一來，在實施形態2中，亦可迅速且高精度地取得多層構造31之深度資訊。

又，如實施形態1般，當首先割斷試料SAM時，並不知道其割斷面是否為可明確觀察多層構造31之圖案的面。對此，由於在實施形態2中，係之後割斷試料SAM，因此，容易作成可明確觀察多層構造31之圖案的面。

另一方面，在實施形態2中，係必需對準割斷試料SAM之前所指定的基準座標(x1，y1)46a之位置來割斷試料SAM。但是，由於其精度，係取決於試料製作裝置之性能，因此，恐有割斷位置從基準座標(x1，y1)46a的位置稍微偏移之虞。在像這樣的觀點中，係實施形態1比實施形態2更適合。

在步驟S40中，係與步驟S16相同地，進行複數個圖案32的解析，取得複數個圖案32之圖案形狀資訊。

(實施形態3) 以下，使用圖14~圖18，說明實施形態3中之解析系統。另外，在以下中，係主要說明關於與實施形態1的相異點。

在實施形態3中，係在試料SAM未形成割斷面，藉由第1方向(Z方向)中之電子束EB1的聚焦，取得接物透鏡6與焦點位置之間的距離即工作距離(以後，稱為WD)，並基於WD取得多層構造31的深度資訊。

以下，一面對比圖14之流程圖所示的各步驟S41~S56與圖15~圖18，一面說明實施形態3中之解析系統。

在步驟S41中，係藉由與步驟S1相同的手法，進行試料SAM之觀察面30的形成。此時，試料SAM，係圖2Aa或圖2Ab的狀態，尚未形成割斷面。

在步驟S42~S44中，係進行與步驟S2~S4相同的操作。首先，以使試料SAM之上面TS與電子槍3對向的方式，在平台9上設置搭載有試料SAM的試料台8。其次，進行應用程式的啟動。其次，進行對準及從第1方向(Z方向)觀看到的攝影圖像即整體圖像之取得。

當啟動應用程式時，則如圖15所示般，操作畫面40b被顯示於顯示機器20。操作畫面40b，係主要用於使用者對綜合控制部C0輸入指示及使用者從綜合控制部C0獲得各資訊。

在操作畫面40b中，使用者，係可進行WD取得設定用之顯示部51、WD輪廓用之顯示部52、觀察用之顯示部53及圖案解析用之顯示部70的切換。

在WD取得設定用之顯示部51，係設置有攝影圖像顯示部54、WD取得設定部55、模式選擇部56、擷取用之按鍵B1、參照用之按鍵B2、位置指定工具追加用之按鍵B3及WD資料取得開始用之按鍵B12。

在WD取得設定部55，係顯示有起點座標、終點座標、倍率及WD取得次數等的取得條件。又，在WD取得設定部55，係設置有決定WD取得條件用之按鍵B11。在模式選擇部56，係顯示有用以選擇預掃描模式或攝影模式的核取方塊。

使用者點擊擷取用之按鍵B1，藉此，從第1方向(Z方向)對試料SAM之上面TS照射電子束EB1，取得包含有觀察面30的整體圖像。

在步驟S45中，係進行WD取得設定。使用者，係在攝影圖像顯示部43中，例如拖曳操作機器21即滑鼠，藉此，在包含有觀察面30的整體圖像指定觀察範圍57。

綜合控制部C0，係將所指定之觀察範圍57轉換成試料SAM的位置座標，並將起點座標及終點座標輸出至WD取得設定部55。綜合控制部C0，係受理WD取得次數或WD取得間隔等的詳細設定，算出WD取得位置，並將最終觀察範圍57顯示於攝影圖像顯示部43。

在此，使用者點擊位置指定工具追加用之按鍵B3，藉此，亦可進一步追加指定觀察範圍57。例如，可追加相對於最初選擇之觀察範圍57而在Y方向上偏移的其他觀察範圍57。在該情況下，由於作成有複數個後述之WD輪廓，因此，藉由使該些相互對照的方式，可取得更正確的多層構造31之深度資訊。

又，使用者，係在模式選擇部56中，可選擇預掃描模式或攝影模式。在預掃描模式及攝影模式兩者中，係在所指定之觀察範圍57內，對試料SAM中之目標位置即複數個觀察部位，使用接物透鏡6進行第1方向(Z方向)中之電子束EB1的聚焦。

在預掃描模式中，係對最初的觀察部位自動進行聚焦且其資料被保存於記錄部C7，並使平台9往下個觀察部位移動，對下個觀察部位自動進行聚焦。亦即，預掃描模式，係藉由重覆聚焦而不進行攝影圖像的取得來保存WD之值的模式。在該情況下，攝影圖像之取得，係在WD輪廓的作成後進行。

在攝影模式中，係對最初的觀察部位自動進行聚焦及攝影圖像之取得，且其資料被保存於記錄部C7。其後，使平台9往下個觀察部位移動，對下個觀察部位自動進行聚焦及攝影圖像之取得。亦即，攝影模式，係藉由聚焦與取得從第1方向(Z方向)觀看到的攝影圖像來保持WD之值的模式。

使用者點擊WD資料取得開始用之按鍵B12，藉此，綜合控制部C0，係藉由預掃描模式或攝影模式，開始取得觀察範圍57內之WD的值。

在步驟S46中，係藉由綜合控制部C0之平台控制部C2，進行平台控制裝置10及平台9朝觀察範圍57之起點座標的移動。

在步驟S47中，係藉由綜合控制部C0之掃描信號控制部C1，從第1方向(Z方向)對試料SAM的上面TS照射電子束EB1，並使用接物透鏡6進行觀察範圍57之起點座標的聚焦。

在步驟S48中，係進行模式的判定。在選擇預掃描模式的情況下，以後之步驟為步驟S50，在選擇攝影模式的情況下，下個步驟為步驟S49。

在步驟S49的攝影模式中，係進行聚焦與攝影圖像之取得。

在步驟S50中，綜合控制部C0之運算部C13，係針對進行了聚焦的部位，取得x座標、y座標及接物透鏡6與焦點位置之間的距離即WD的資訊。所取得的資訊，係被保存於記憶部C7。

在步驟S51中，係使平台9往下個觀察部位移動，對下個觀察部位自動進行聚焦。其後，重覆步驟S47~S51直至取得目標之所有的觀察部位之WD等的資訊為止。

在步驟S52及步驟S53中，係首先，如圖16所示般，使用者在操作畫面40b中，進行從WD取得設定用之顯示部51切換至WD輪廓用之顯示部52。

在WD輪廓用之顯示部52，係設置有攝影圖像顯示部54、層資訊顯示部58及WD輪廓取得用之按鍵B13。

在步驟S52中，係進行試料SAM之資訊的輸入。使用者，係將包含有多層構造31的層數、多層構造31之1層的厚度或各層的厚度及多層構造31之第1層開始的深度等之試料SAM的資訊輸入至層資訊顯示部58。綜合控制部C0之運算部C3，係將藉由使用者所輸入之試料SAM的資訊與所有的觀察部位之WD的資訊建立關連。

在步驟S53中，係進行WD輪廓的作成。首先，如圖17所示般，使用者，係在操作畫面40b中，進行從WD輪廓用之顯示部52切換至觀察用之顯示部53。

在觀察用之顯示部53，係設置有攝影圖像顯示部54、觀察位置選擇部59、觀察條件設定部60、WD輪廓取得用之按鍵B13及擷取用之按鍵B14。

使用者點擊WD輪廓取得用之按鍵B13，藉此，藉由綜合控制部C0，作成將試料SAM的複數個觀察部位中之接物透鏡6與焦點位置之間的距離(WD)圖表化之WD輪廓。又，觀察面30以外之區域，係在WD輪廓中以平坦的線予以描繪。因此，使用者，係可判斷其平坦的線對應於試料SAM之上面TS。

在此，綜合控制部C0之運算部C3，係將藉由使用者所輸入之試料SAM的資訊(多層構造31的層數、多層構造31之1層的厚度或各層的厚度及多層構造31之第1層開始的深度等)與WD輪廓加以對照，藉此，可取得試料SAM所包含之多層構造31的深度資訊。

亦即，可得知WD輪廓上的預定位置距離試料SAM之上面TS何種程度的深度及相當於多層構造31的第幾層。換言之，多層構造31之深度資訊，係包含有WD輪廓上的預定位置距離試料SAM之上面TS的深度及層數。

另外，根據試料SAM，有時藉由研磨處理所形成之觀察面30並非作為目標的表面形狀。例如，有時凹凸存在於觀察面30。在該情況下，藉由作成WD輪廓的方式，使用者，係可迅速地判斷觀察面30之形狀的成敗。例如，在觀察面30之凹凸的差較大的情況下，使用者，係可利用其他觀察範圍57，該其他觀察範圍57，係使用位置指定工具追加用之按鍵B3進行追加。

在步驟S54中，係進行模式的判定。在選擇預掃描模式的情況下，下個步驟為步驟S55，在選擇攝影模式的情況下，下個步驟為步驟S56。

在步驟S55之預掃描模式中，係可在試料SAM之所期望的部位進行攝影圖像之作成。

例如，如圖17所示般，首先，使用者，係在觀察條件設定部60中，設定各種觀察條件。其次，使用者，係在觀察位置選擇部59中，選擇「從WD輪廓進行選擇」。其次，使用者，係在WD輪廓中，指定預定位置。其次，使用者點擊擷取用之按鍵B14，藉此，藉由從第1方向(Z方向)對與試料SAM中所指定的上述預定位置對應之部位照射電子束EB1的方式，取得從第1方向(Z方向)觀看到的試料SAM之攝影圖像。

另外，在此之拍攝為連續拍攝，藉由對觀察範圍57進行連續拍攝的方式，取得複數個攝影圖像並連接複數個攝影圖像，藉此，可取得廣域圖像。

又，作為取得攝影圖像之其他方法，使用者，係亦可藉由在觀察位置選擇部59中，選擇「從表面起之層數」或「距離表面之深度」的方式，取得相對於被輸入至該些之部位的攝影圖像。

然而，在步驟S49或步驟S55中，係假設「在從第1方向(Z方向)進行觀察或拍攝之際，異物存在於試料SAM之上面TS而無法正確地檢測多層構造31的圖案」之狀況。

此時，在圖2Aa及圖2Ba所示之試料的情況下，保持上述異物部位之x座標而移動至其他y座標位置，且在被認為相同深度的位置，一面使x座標位移數點，一面取得攝影圖像，藉此，可在沒有異物之其他位置觀察多層構造31的圖案。

又，由於圖2Ab及圖2Bb所示之試料，係觀察面30相對於Z軸大致對稱，因此，假設取得2處某深度的WD。在該情況下，在WD輪廓上指定相同深度之位置，藉此，可觀察目標的圖案。

而且，在圖2Aa及圖2Ab或圖2Ba及圖2Bb所示的試料中，在對觀察面30之整面而非僅1列取得WD的情況下，可取得3維的WD輪廓。因此，將3維之WD輪廓顯示於攝影圖像顯示部54，例如對藉由使用者所指定的相同深度部位著色而進行顯示，藉此，使用者可選擇其他位置並可進行其他圖案32之拍攝。

特別是，當在用以形成觀察面30之研磨處理中使用了如凹坑研磨機般的機械研磨裝置而非離子銑裝置或FIB的情況下，容易在觀察面30上產生上述異物。但是，即便在像這樣的情況下，亦如上述般，可在沒有異物之其他位置觀察多層構造31的圖案。

又，藉由在WD輪廓上觀察複數個相同深度之位置的方式，亦可比較該些複數個地方之圖案形狀的差。

又，步驟S41~S55中所取得之各座標及多層構造31的深度資訊等，係被記錄為如圖18般的記錄表，並被保持於記憶部C7。綜合控制部C0，係可藉由基於WD輪廓上之預定位置進行運算的方式，取得預定位置距離試料SAM之上面TS的深度及層數。

如以上般，即便在實施形態3之解析系統中，亦能以奈米級取得試料SAM的3維資訊，並可迅速且高精度地取得多層構造31之深度資訊。

在步驟S56中，係與步驟S16相同地，進行複數個圖案32的解析。首先，如圖19所示般，使用者，係在操作畫面40b中，進行從觀察用之顯示部53切換至圖案解析之顯示部70。關於在圖案解析用之顯示部70進行的操作，係與步驟S16中所說明的手法相同。

在圖像讀入設定部71中，使用者輸入試料SAM的層數或深度並點擊讀入用之按鍵B17，藉此，綜合控制部C0，係基於步驟S53中所取得的多層構造31之深度資訊，在所輸入的位置即觀察座標(x3，y3，z3)46e中進行拍攝，並使所拍攝到的攝影圖像顯示於攝影圖像顯示部43。另外，使用者亦可點擊參照用之按鍵B18，選擇過去所取得的攝影圖像。

其後，藉由與實施形態1中之步驟S16相同的手法，可取得複數個圖案32之圖案形狀資訊。

(實施形態4) 以下，使用圖20~圖22，說明實施形態4中之解析系統。另外，在以下中，係主要說明關於與實施形態3的相異點。

在實施形態4中，係將藉由不同於實施形態3的其他手法所取得之試料SAM的3維資訊資料與WD輪廓加以對照，進行WD輪廓的修正。上述其他手法，係指在與帶電粒子線裝置1不同之裝置中所進行的手法，例如在表面形狀計測裝置101所進行的手法。藉此，可更高精度地取得試料SAM的3維資訊。

圖20所示之表面形狀計測裝置101，係例如白色干涉顯微鏡，可取得試料SAM之上面TS的3維資訊(例如位置座標x、y、z)。表面形狀計測裝置101，係具備有：鏡筒102；平台109；平台控制裝置110；及綜合控制部C10。綜合控制部C10，係被電性連接於顯示機器20及操作機器21，該顯示機器20及操作機器21，係被設置於表面形狀計測裝置101的內部或外部。

在鏡筒102之內部，係具備有：白色光源103；第1分束鏡104；第2分束鏡105；接物透鏡106；參考面107；及攝像機108。

平台109及平台控制裝置110，係被設置於鏡筒2的外部，並被靜置於大氣中。平台109，係可搭載試料SAM。平台控制裝置110，係被連接於平台109，可使平台109的位置及朝向位移。試料SAM的位置及朝向因平台109之位移而位移。平台控制裝置110，係具有與帶電粒子線裝置1之平台控制裝置10大致相同的機構。

白色光源103，係發出白色光WL1。第1分束鏡104及第2分束鏡105，係將所發出之白色光WL1分成2部分，將一方照射至參考面107，並將另一方照射至試料SAM的表面。從參考面107及試料SAM兩者所反射之反射光WL2，係在測定用攝像機108成像。接物透鏡106，係以使焦點對準於被設置在平台109之試料SAM的方式，使白色光WL1聚焦。

綜合控制部C10，係具有光學系統控制部C11、平台控制部C12及運算部C13，並將該些進行統合。因此，在本申請中，係當綜合控制部C10進行時，則亦有時說明藉由掃描信號控制部C11、平台控制部C12及運算部C13所進行的控制。又，亦有時將具有掃描信號控制部C11、平台控制部C12及運算部C13的綜合控制部C10視為一個控制單元，並將綜合控制部C10僅稱為「控制部」。

光學系控制部C11，係被電性連接於白色光源103、第1分束鏡104、第2分束鏡105、接物透鏡106及參考面107，控制該些動作。

平台控制部C12，係被電性連接於平台控制裝置110，控制平台控制裝置110所具有之各驅動機構的動作。

運算部C13，係包含有：表面資訊取得部C14；指示輸入部C15；及記憶部C16。

表面資訊取得部C14，係被電性連接於攝像機108，將攝像機108檢測到之反射光WL2作為信號而轉換成3維資訊資料。亦即，上述3維資訊資料，係指在白色光WL1被照射至試料SAM之際，基於在試料SAM反射之反射光WL2所作成的資料。上述3維資訊資料，係被輸出至顯示機器20，使用者，係可在顯示機器20上確認上述3維資訊資料。

指示輸入部C15，係接收使用者使用操作機器21而在顯示機器20上所輸入的資訊。記憶部C16，係可保存平台9之座標及所取得的試料SAM之3維資訊資料等的資訊。另外，各資訊，係相互被賦予關連。

以下，一面對比圖21之流程圖所示的各步驟S61~S80與圖22，一面說明實施形態4中之解析系統。

在步驟S61中，係藉由與步驟S41相同的手法，進行試料SAM之觀察面30的形成。

在步驟S62中，係進行試料SAM之表面形狀的計測。使用者，係在表面形狀計測裝置101之平台109設置試料SAM，並開啟表面形狀計測裝置101的電源。

綜合控制部C10，係受理來自使用者之表面形狀的計測指示，開始試料SAM之表面形狀的計測。所計測到之試料SAM的表面形狀，係作為3維資訊資料而被保存於記憶部C16。藉此，在將試料SAM插入至帶電粒子線裝置1之前，亦可判斷關於試料SAM的完成結果。

另外，表面形狀計測裝置101，係經由網路等被電性連接於帶電粒子線裝置1。因此，所取得之3維資訊資料，係可與在帶電粒子線裝置1中所取得的WD與WD輪廓連結。

在步驟S63~步驟S72中，係進行與步驟S42~S51相同的操作。試料SAM，係從表面形狀計測裝置101被搬送至帶電粒子線裝置1，並藉由綜合控制部C0，經由應用程式取得WD的資訊。

在步驟S73中，係在帶電粒子線裝置1中進行其他手法之資料(3維資訊資料)的讀入，在步驟S74中，係進行擬合條件的設定。

如圖22所示般，在操作畫面40b的WD輪廓用之顯示部52，係設置有精度選擇部61。而且，在精度選擇部61，係設置有核取方塊，該核取方塊，係可選擇與其他手法之擬合來作為選擇用以取得多層構造31的深度資訊之精度的方法。又，在精度選擇部61，係亦設置有其他手法的資料讀入用之按鍵B15及擬合開始用之按鍵B16。

在精度選擇部61中，使用者選擇與其他手法之擬合(選擇「有」)，藉此，綜合控制部C0，受理其選擇。其次，使用者點擊其他手法的讀入用之按鍵B15，藉此，綜合控制部C0，係讀入其他手法的資料(3維資訊資料)。

在步驟S75中，係進行3維資訊資料與WD的資訊之擬合。使用者點擊擬合開始用之按鍵B16，藉此，綜合控制部C0，係進行所讀入之3維資訊資料與WD的資訊之擬合。另外，作為擬合之手法，係例如可列舉出曲線擬合或3點對準等。

亦即，試料SAM的複數個觀察部位之WD，係與在表面形狀計測裝置101中所取得的3維資訊資料加以對照。而且，對照之結果，進行WD的修正。

在此，由於表面形狀計測裝置101(白色干涉顯微鏡)之解析度，係埃(Å)等級，因此，表面形狀計測裝置101，係對於奈米級之多層構造31具有充分的分析精度。又，試料SAM之複數個觀察部位的WD為片段資訊之連接，相對於此，基於表面形狀計測裝置101的3維資訊資料為連續資訊。因此，以與更高精度之3維資訊資料匹配的方式修正WD，藉此，可取得更高精度的WD輪廓。

在步驟S76~步驟S80中，係進行與步驟S52~S56相同的操作。亦即，進行試料SAM之資訊的輸入、WD輪廓的作成及預掃描模式中之攝影圖像的取得。

另外，實施形態4中之WD輪廓，係藉由將已修正的WD圖表化來作成。

如以上般，在實施形態4的解析系統中，係與實施形態3相比，可更高精度地取得多層構造31之深度資訊。

以上，雖基於上述實施形態具體地說明了本發明，但本發明，係不限定於上述實施形態，可在不脫離其要旨的範圍內進行各種變形。

1:帶電粒子線裝置 2:鏡筒 3:電子槍 4:聚光透鏡 5:偏轉線圈 6:接物透鏡 7:試料室 8:試料台 9:平台 10:平台控制裝置 11:檢測器 20:顯示機器 21:操作機器 30:觀察面(研磨面) 31:多層構造 32:圖案 40a,40b:操作畫面 41:廣域圖像攝影用之顯示部 42:深度資訊取得用之顯示部 43:攝影圖像顯示部 44:條件顯示部 45:觀察範圍 46a:基準座標(x1，y1) 46b:基準座標(x1，z1) 46c:觀察座標(x2，y2) 46d:觀察座標(x2，z2) 46e:觀察座標(x3，y3，z3) 47:移動條件顯示部 48:層資訊顯示部 49:X座標位置 51:WD取得設定用之顯示部 52:WD輪廓用之顯示部 53:觀察用之顯示部 54:攝影圖像顯示部 55:WD取得設定部 56:模式選擇部 57:觀察範圍 58:層資訊顯示部 59:觀察位置選擇部 60:觀察條件設定部 61:精度選擇部 70:圖案解析用之顯示部 71:圖像讀入設定部 101:表面形狀計測裝置 102:鏡筒 103:白色光源 104:第1分束鏡 105:第2分束鏡 106:接物透鏡 107:參考面 108:攝像機 109:平台 110:平台控制裝置 B1:擷取用之按鍵 B2:參照用之按鍵 B3:位置指定工具追加用之按鍵 B4:廣域圖像作成開始用之按鍵 B5:決定攝影條件用之按鍵 B6:設定攝影條件的細節用之按鍵 B7:朝基準位置移動之按鍵 B8:與第1方向連結用之按鍵 B9:朝X座標移動用之按鍵 B10:深度資訊取得用之按鍵 B11:決定取得條件用之按鍵 B12:WD資料取得開始用之按鍵 B13:WD輪廓取得用之按鍵 B14:擷取用之按鍵 B15:其他手法的資料讀入用之按鍵 B16:擬合開始用之按鍵 B17:讀入用之按鍵 B18:參照用之按鍵 B19:圖案檢測用之按鍵 B20:圖案解析用之按鍵 BS:下面 C0:綜合控制部(控制部) C1:掃描信號控制部 C2:平台控制部 C3:運算部 C4:圖像取得部 C5:圖像結合部 C6:指示輸入部 C7:記憶部 C8:圖案形狀解析部 C10:綜合控制部(控制部) C11:光學系統控制部 C12:平台控制部 C13:運算部 C14:表面資訊取得部 C15:指示輸入部 C16:記憶部 EB1:電子束 EB2:二次電子 SAM:試料 TS:上面 WL1:白色光 WL2:反射光

[圖1]表示實施形態1中之帶電粒子線裝置之一例的示意圖。 [圖2Aa]實施形態1中之試料的平面圖。 [圖2Ba]實施形態1中之試料的割斷面圖。 [圖2Ab]實施形態1中之試料的平面圖。 [圖2Bb]實施形態1中之試料的割斷面圖。 [圖3]實施形態1中之解析系統的流程圖。 [圖4]表示實施形態1中之操作畫面的示意圖。 [圖5]表示實施形態1中之操作畫面的示意圖。 [圖6]表示實施形態1中之操作畫面的示意圖。 [圖7]表示實施形態1中之操作畫面的示意圖。 [圖8]表示實施形態1中之操作畫面的示意圖。 [圖9]表示實施形態1中之操作畫面的示意圖。 [圖10]表示實施形態1中之各資訊之記錄例的記錄表。 [圖11]表示實施形態1中之操作畫面的示意圖。 [圖12]表示實施形態1中之圖案解析的攝影圖像及記錄表。 [圖13]實施形態2中之解析系統的流程圖。 [圖14]實施形態3中之解析系統的流程圖。 [圖15]表示實施形態3中之操作畫面的示意圖。 [圖16]表示實施形態3中之操作畫面的示意圖。 [圖17]表示實施形態3中之操作畫面的示意圖。 [圖18]表示實施形態3中之各資訊之記錄例的記錄表。 [圖19]表示實施形態1中之操作畫面的示意圖。 [圖20]表示實施形態4中之表面形狀計測裝置之一例的示意圖。 [圖21]實施形態4中之解析系統的流程圖。 [圖22]表示實施形態4中之操作畫面的示意圖。

Claims

一種解析系統，其特徵係，具備有：(a)藉由從第1方向對包含有多層構造之試料照射電子束的方式，取得從前述第1方向觀看到的前述試料之第1攝影圖像的步驟；(b)藉由從與前述第1方向交叉之第2方向對前述試料照射前述電子束的方式，取得從前述第2方向觀看到的前述試料之第2攝影圖像的步驟；及(c)使用前述第1攝影圖像與前述第2攝影圖像與包含有前述多層構造的層數、前述多層構造之1層的厚度或各層的厚度及前述多層構造之第1層開始的深度之前述試料的資訊，取得前述多層構造之深度資訊的步驟。
如請求項1之解析系統，其中，前述試料，係具有：上面；與前述上面相反側的下面；「以從前述上面朝向前述下面傾斜的方式，被形成於前述上面之一部分」的觀察面；及在前述觀察面中被割斷的割斷面，前述多層構造之一部分，係露出於前述觀察面及前述割斷面，在前述步驟(a)中，係對前述上面照射前述電子束，在前述步驟(b)中，係對前述割斷面照射前述電子束。
如請求項2之解析系統，其中，前述步驟(c)，係包含有：(c1)在前述第1攝影圖像中，將露出於前述觀察面的前述多層構造之第1部位指定為從前述第1方向觀看到的第1基準座標(x1，y1)之步驟；(c2)在前述第2攝影圖像中，將露出於前述觀察面且與前述第1基準座標(x1，y1)的座標x1對應之前述多層構造的第2部位指定為從前述第2方向觀看到的第2基準座標(x1，z1)之步驟；(c3)在前述第1攝影圖像中，將露出於前述觀察面且與前述第1部位不同的前述多層構造之第3部位指定為從前述第1方向觀看到的第1觀察座標(x2，y2)之步驟；(c4)在前述第2攝影圖像中，將露出於前述觀察面且與前述第2基準座標(x2，y2)的座標x2對應之前述多層構造的第4部位指定為從前述第2方向觀看到的第2觀察座標(x2，z2)之步驟；及(c5)運算前述第2觀察座標(x2，z2)距離前述第2基準座標(x1，z1)的深度之步驟，前述多層構造之深度資訊，係包含有前述第2觀察座標(x2，z2)距離前述第2基準座標(x1，z1)的深度。
如請求項3之解析系統，其中，前述步驟(c)，係更具有：(c6)藉由將前述試料之資訊與前述步驟(c5)之運算結果加以對照的方式，運算前述第2觀察座標(x2，z2)距離前述第2基準座標(x1，z1)的層數之步驟；及(c7)於前述步驟(c6)後，在前述第2基準座標(x1，z1)位於前述多層構造之第1層的情況下，運算前述第2觀察座標(x2，z2)距離前述試料之前述上面的深度及層數之步驟，前述多層構造之深度資訊，係更包含有：前述第2觀察座標(x2，z2)距離前述第2基準座標(x1，z1)的層數；及前述第2觀察座標(x2，z2)距離前述試料之前述上面的深度及層數。
如請求項3之解析系統，其中，更具備有：(d)準備具有前述上面及前述下面的前述試料之步驟；(e)於前述步驟(d)後，藉由對前述上面之一部分施予研磨處理的方式，在前述上面的一部分形成前述觀察面之步驟；及(f)於前述步驟(e)後，藉由在前述觀察面中割斷前述試料的方式，形成前述割斷面之步驟。
如請求項5之解析系統，其中，於前述步驟(d)、前述步驟(e)及前述步驟(f)後，進行前述步驟(a)、前述步驟(b)及前述步驟(c)。
如請求項5之解析系統，其中，於前述步驟(d)及前述步驟(e)後，進行前述步驟(a)，於前述步驟(a)後，進行前述步驟(c1)及前述步驟 (c3)，於前述步驟(c1)及前述步驟(c3)後，進行前述步驟(f)，於前述步驟(f)後，進行前述步驟(b)，於前述步驟(b)後，進行前述步驟(c2)及前述步驟(c4)，於前述步驟(c2)及前述步驟(c4)後，進行前述步驟(c5)。
一種解析系統，係更具備有帶電粒子線裝置，該帶電粒子線裝置，係具有：電子槍，可照射電子束；平台，可設置試料；平台控制裝置，被連接於前述平台，且可使前述平台的位置及朝向位移；前述接物透鏡，可使前述電子束聚焦於前述試料上；檢測器，在對被設置於前述平台之前述試料照射前述電子束的情況下，可將從前述試料所放出的二次電子作為信號而進行檢測；及控制部，控制前述電子槍、前述平台控制裝置、前述接物透鏡及前述檢測器各自的動作，前述控制部，係可基於在前述檢測器中所檢測到的前述信號，取得前述第1攝影圖像，並可藉由控制前述接物透鏡的方式執行前述聚焦，且可基於前述聚焦的結果，作成前述工作距離輪廓，並可使用前述工作距離輪廓來取得前述試料所包含之多層構造的深度資訊，該解析系統，其特徵係，具備有：(a)藉由從第1方向對包含有多層構造之前述試料照射前述電子束的方式，取得從前述第1方向觀看到的前述試料之第1攝影圖像的步驟；(b)在前述第1攝影圖像中，指定觀察範圍的步驟；(c)在所指定之前述觀察範圍中，使用接物透鏡，對前述試料中之複數個部位進行前述第1方向的前述電子束之聚焦的步驟；(d)基於前述步驟(c)之前述聚焦的結果，取得前述試料的前述複數個部位中之前述接物透鏡與焦點位置之間的距離，並作成將該些距離圖表化之工作距離輪廓的步驟；及(e)藉由將「包含有前述多層構造的層數、前述多層構造之1層的厚度或各層的厚度及前述多層構造之第1層開始的深度」之前述試料的資訊與前述工作距離輪廓加以對照的方式，取得前述多層構造之深度資訊的步驟。
如請求項8之解析系統，其中，前述試料，係具有：上面；與前述上面相反側的下面；及「以從前述上面朝向前述下面傾斜的方式，被形成於前述上面之一部分」的觀察面，前述多層構造之一部分，係露出於前述觀察面，在前述步驟(a)及前述步驟(c)中，係對前述上面照射前述電子束，前述步驟(b)之前述觀察範圍，係包含有前述觀察面。
如請求項9之解析系統，其中，前述多層構造之深度資訊，係包含有前述工作距離輪廓上的預定位置距離前述試料之前述上面的深度及層數。
如請求項9之解析系統，其中，在前述步驟(c)中，係進行前述聚焦，並且從前述第1方向對前述試料中之前述複數個部位照射前述電子束，藉此，取得從前述第1方向觀看到的前述試料之第2攝影圖像。
如請求項9之解析系統，其中，更具備有：(f)於前述步驟(d)後，藉由在前述工作距離輪廓中指定預定位置，並從前述第1方向對與前述試料中所指定的前述預定位置對應之部位照射前述電子束的方式，取得從前述第1方向觀看到的前述試料之第3攝影圖像的步驟。
如請求項8之解析系統，其中，在前述步驟(d)中，前述試料的前述複數個部位中之前述接物透鏡與焦點位置之間的距離，係與在不同於前述帶電粒子線裝置的表面形狀計測裝置中所取得之前述試料的3維資訊資料加以對照，對照之結果，進行前述試料的前述複數個部位中之前述接物透鏡與焦點位置之間的距離之修正，藉由將該些已修正之距離圖表化的方式，作成前述工作距離輪廓。
如請求項13之解析系統，其中，前述表面形狀計測裝置，係白色干涉顯微鏡，前述3維資訊資料，係指在白色光被照射至前述試料之際，基於在前述試料反射之反射光所作成的資料。