TWI608512B

TWI608512B - Charged particle beam device, simulation method and simulation device

Info

Publication number: TWI608512B
Application number: TW104124063A
Authority: TW
Inventors: Daisuke Bizen; Makoto Sakakibara; Hiroya Ohta; Junichi Tanaka
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2017-12-11
Also published as: JPWO2016016927A1; US20170213695A1; JP6272487B2; WO2016016927A1; TW201604913A; US9966225B2

Description

帶電粒子束裝置、模擬方法及模擬裝置

本發明係關於帶電粒子束裝置、模擬方法及模擬裝置。

於本技術領域之先前技術方面，有專利文獻1。於專利文獻1，係揭露將電子顯微鏡本體1內之電子光學系統4的電磁場分布EM算出，依蒙地卡羅法而算出該電磁場分布EM下之來自樣品5的第1放出電子50及因第1放出電子之衝撞而從電子光學系統所放出的第2放出電子52之檢測值。此外，記載按對於樣品5之電子束2的入射位置求出檢測值，作成對應於該檢測值之SEM影像，從該SEM影像之中選定期望的影像時，設定成電子光學系統等所模擬的條件而可實際觀察到如此之SEM影像。

於本技術領域之先前技術方面，進一步，有專利文獻2。於專利文獻2，係記載提議從半導體裝置之設計資料，取得包含照射帶電粒子束之範圍的區域之資訊，基於該資訊，而就前述帶電粒子束的照射範圍依像素單位，計算於樣品照射帶電粒子束時的於前述像素部分所檢測到之電子的量，將基於該電子數而求出之亮度資訊作配列，而形成影像之影像形成裝置。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本發明專利公開2010-129516號公報

〔專利文獻2〕日本發明專利公開2010-205864號公報

如以專利文獻1所代表，蒙地卡羅法，係反復計算電子之散射，故非常花計算時間。於一般情況下，係為了獲得一個掃描影像而需要數小時至數日。因此，如揭露於專利文獻1，打算利用蒙地卡羅法而就一次電子之不同照射條件下的SEM影像作多數模擬時，為了估計最佳之照射條件，模擬所需之時間會大幅增加。此結果，失去模擬之便利性。

此外，於掃描電子顯微鏡(SEM)檢測之二次電子，係分類為真的二次電子、及反射電子。真的二次電子，係一次電子束在樣品內部作非彈性散射而激發樣品內部之原子從而生成，從表面所放出之電子，具有50eV 以下的電子能量。反射電子，係一次電子在樣品內部作背向散射，從表面脫逃之電子，具有與一次電子大致相同之能量。一般而言，在掃描電子顯微鏡，係主要檢測真的二次電子而獲得掃描影像，故於模擬，真的二次電子之模擬準確度亦為重要。

然而，在50eV以下的低能量區，係電子之非彈性平均自由徑在理論值與實驗值方面差異變大，亦產生採蒙地卡羅法之真的二次電子之計算準確度會降低如此的問題。

另一方面，在不採蒙地卡羅法之掃描影像生成的模擬方法方面，係如揭露於專利文獻2，有依二次電子數、能量、及角度而計算電子之放出的方法。

然而，在揭露於專利文獻2之方法，係無凹凸的邊緣、異種材料的接合面等之關於正確模擬真的二次電子放出數之提及。此外，予以產生之二次電子數、能量、及角度，係在文獻等記載採用周知的值作為參數，並未考量到在側壁的二次電子之反射率、一次電子之侵入長。例如，以掃描電子顯微鏡為底之計測裝置，係利用真的二次電子放出數在樣品之邊緣會增加的現象(邊緣效應)，而就圖案之尺寸作計測。因此，正確模擬在樣品的邊緣之真的二次電子放出數為重要。

本發明之代表性的一例，係就因照射於樣品之帶電粒子而起的電子之檢測數藉模擬作計算，生成前述樣品之模擬影像之模擬裝置，保存將帶電粒子之入射條件與侵入長賦予關聯的侵入長資訊、示出樣品之構成的樣品構成資訊、及將帶電粒子之入射條件與放出電子數賦予關聯之放出電子數資訊，根據在既定之入射點的入射條件、前述侵入長資訊、前述樣品構成資訊及前述放出電子數資訊，就從前述既定之入射點所放出的電子數作計算。

本發明之一態樣，係可縮短計算時間，同時就含不同構成之區域的採樣品之帶電粒子束的掃描影像之形成，適切作模擬。

10‧‧‧掃描電子顯微鏡

101‧‧‧電子源

102‧‧‧一次電子束

103‧‧‧偏向器

104‧‧‧接物鏡

105‧‧‧樣品

106‧‧‧二次電子

107‧‧‧檢測器

108‧‧‧樣品台

109‧‧‧移動機構

110‧‧‧腔室

150‧‧‧樣品表面

151‧‧‧表面區

152‧‧‧表面區

155‧‧‧表面區(部分區域)

156‧‧‧表面區(部分區域)

200‧‧‧SEM控制部

201‧‧‧處理器

202‧‧‧記憶體

203‧‧‧顯示裝置

204‧‧‧介面

205‧‧‧介面

260‧‧‧模擬影像生成部

261‧‧‧處理器

262‧‧‧記憶體

263‧‧‧輸入裝置

264‧‧‧I/F

271‧‧‧樣品構成資訊

272‧‧‧侵入長資訊

273‧‧‧二次電子角度分布資訊

274‧‧‧二次電子能量分布資訊

275‧‧‧反射率資訊

281‧‧‧模擬程式

282‧‧‧資訊管理程式

301‧‧‧侵入區

302‧‧‧入射點

401‧‧‧材料不同之區域(部分區域)

402‧‧‧材料不同之區域(部分區域)

451‧‧‧解析點

452‧‧‧解析點

502‧‧‧壁

503‧‧‧入射點

R0‧‧‧侵入長

R1‧‧‧表面區151之長

R2‧‧‧表面區152之長度

〔圖1〕示意性就掃描電子顯微鏡之構成例作繪示。

〔圖2〕就藉模擬影像生成部之掃描影像作成的模擬之流程圖作繪示。

〔圖3〕示意性繪示侵入區。

〔圖4A〕就含具有不同構成之區域的侵入區之一例作繪示。

〔圖4B〕圖4A之剖面圖。

〔圖5A〕就含具有不同構成之區域的侵入區之一例作繪示。

〔圖5B〕圖5A之剖面圖。

〔圖6A〕就二次電子角度分布資訊所含之一部分的資訊之例作繪示。

〔圖6B〕就示意性示出不同入射角度下之二次電子放出角度θ_SE與二次電子放出數Y的關係之圖形作繪示。

〔圖7A〕就二次電子能量分布資訊所含之一部分的資訊之例作繪示。

〔圖7B〕就示意性示出不同入射角度下之二次電子能量E_SE與二次電子放出數Y的關係之圖形作繪示。

〔圖8A〕就反射率資訊所含之資訊的一部分作繪示。

〔圖8B〕就二次電子入射於壁之入射點的例作繪示。

〔圖9〕就照射條件最佳化的流程圖作繪示。

〔圖10〕就解析對比度的2個解析點之例作繪示。

〔圖11〕就指標值IC、及一次電子能量E_i之關係例作繪示。

〔圖12〕繪示就在掃描影像之明度陡峭變化的一次電子照射條件作決定之流程圖。

〔圖13〕就傾斜度G、及入射電子能量E_i之關係例作繪示。

〔圖14〕就侵入長資訊、及二次電子角度分布資訊及二次電子能量分布資訊之校正方法的流程圖作繪示。

〔圖15〕就供於說明資訊校正用的區域構成例及所檢測出之二次電子數的線分布之變化作繪示。

〔圖16〕繪示△SA及△SB之圖形。

〔圖17〕繪示△ISA及△ISB之圖形。

以下，參照附圖而說明本發明之實施形態。應注意本實施形態僅係供於實現本發明用的一例，並非限定本發明之技術範圍者。於各圖就共同之構成係附加相同之參考符號。

本實施形態，係關於帶電粒子束裝置之模擬。如掃描電子顯微鏡(SEM)的帶電粒子束裝置之觀察對象，係從半導體裝置廣泛遍及高機能材料及生物樣品。在例如半導體之領域，係為了於生產線在程序之中途就形成於晶圓上的電路圖案之尺寸作計測而以掃描電子顯微鏡為底之計測裝置(以下，SEM式測長裝置)廣泛普及。SEM式測長裝置，係對於半導體裝置之良率的提升擔當重要之角色。

掃描電子顯微鏡，係以一次電子束就樣品作掃描，就起因於一次電子束之照射而產生的二次電子作檢測從而獲得樣品之掃描影像。所得之掃描影像亦因一次電子束之照射條件具體而言入射能量、電流量而變化，故要獲得期望的掃描影像係需要將一次電子束之照射條件最佳化。

然而，將一次電子束照射於樣品時會於樣品施加損傷，故不對於樣品照射一次電子束下而可將照射條件最佳化為理想。為此，係需要正確模擬在樣品所產生的二次電子之放出數。於此，二次電子，係含真的二次電子與反射電子。

在就從樣品所放出之二次電子數作模擬的方法方面，係一般已知採用蒙地卡羅法之計算方法。此方法，係就因入射於樣品之一次電子束而產生的二次電子，利用散射機率、平均自由徑及亂數而再現，進行反復計算從而求出二次電子之放出數、能量、放出角度。

然而，現狀之蒙地卡羅法的模型，係難以正確模擬是50eV以下的低能量電子之真的二次電子之反射率。在低能量區，係電子之非彈性平均自由徑在理論值與實驗值方面差異變大，計算準確度降低。此外，依蒙地卡羅法之模擬，係為了獲得一個掃描影像需要很多時間。

此外，存在於表面具有凹凸(立體形狀)之樣品、及由複數個異種材料所成之樣品。於如此之樣品方面，要求正確就凹凸的邊緣、異種材料的接合面等之二次電子放出數作模擬。

再者，進行具有立體形狀的樣品之模擬時，係有時在溝、孔之底所放出的二次電子再入射至側壁。二次電子之一部分係於樣品表面被反射，一部分係被吸收。因此，要提升計算準確度係需要正確求出二次電子之在側壁的反射率。

本實施形態之帶電粒子束裝置，係保存有將帶電粒子之入射條件與侵入長賦予關聯的侵入長資訊、樣品構成資訊、及將帶電粒子之入射條件與放出電子數賦予關聯的放出電子數資訊。

帶電粒子束裝置，係於掃描影像生成之模擬，根據帶電粒子之入射條件與侵入長資訊而決定帶電粒子之侵入區，就在該侵入區之樣品構成根據樣品構成資訊作特定。帶電粒子束裝置，係根據帶電粒子之入射條件、在侵入區之樣品構成、及放出電子數資訊，計算因帶電粒子而放出的電子之電子數。藉此，可適切就包含由不同構成所成之區域的樣品之電子放出數作計算。

帶電粒子之入射條件，係取決於帶電粒子之照射條件與入射的樣品構成。帶電粒子之照射條件，係包含與樣品係獨立之條件，亦即包含帶電粒子能量及照射方向的至少一者。帶電粒子之入射條件，係包含帶電粒子之能量、入射角度、及入射點之樣品材料的至少一者。樣品之構成，係包含樣品之形狀及材料的上位語，具體而言，帶電粒子束裝置，係在侵入區內就樣品之表面形狀及/或材料作特定。

於侵入區之決定所參照的入射條件之要素、及在放出電子數之計算所參照的入射條件之要素係可不同。例如，亦可在侵入區之決定所參照的入射條件，係以帶電粒子能量與樣品材料而構成，在電子放出數之計算所參照的入射條件，係由帶電粒子能量、入射角度及樣品材料所成。

本實施形態，係無須如蒙地卡羅計算而逐一就在放出電子之樣品內的散射作計算，故可實現在樣品產生的電子放出數之高速且高準確度的模擬。基於侵入區內之樣品構成而計算電子之放出數，故可高速且正確就在凹凸形狀之邊緣、異種材料之接合面的電子放出數作模擬。

於一例中，放出電子數資訊，係包含示出入射條件與電子之放出角度分布的關係之角度分布資訊、及示出入射條件與放出電子之能量分布的關係之能量分布資訊。帶電粒子束裝置，係根據入射條件、侵入區內之樣品構成、及放出電子數資訊，就放出電子之放出角度分布及放出能量分布作決定。

放出電子數資訊，係亦可僅包含樣品之模擬所需之資訊。放出電子數資訊，係示出入射條件與放出數之關係，可不示出放出角度分布、放出能量分布。入射條件，係可不含入射能量、入射角度、及樣品構成的要素之中的一部分。

帶電粒子束裝置，係於掃描影像生成之模擬，考量因帶電粒子束而發生的電子之因樣品的反射。帶電粒子束裝置，係預先具有示出二次電子之入射條件與反射率的關係之反射率資訊。帶電粒子束裝置，係從電子之放出角度分布、放出能量分布、及樣品構成資訊，就依樣品表面凹凸形狀的電子之反射的有無及反射率作計算。藉此，可獲得具有表面凹凸的樣品之更正確的模擬影像。

於一例中，帶電粒子束裝置，係根據模擬影像形，自動就樣品之實際掃描影像形成的照射條件作決定。藉掃描影像形成之模擬而設定成適切的照射條件。另外，帶電粒子束裝置，係可僅採用基於侵入區內之構成的二次電子之放出與二次電子之因樣品的反射之一方。照射條件，係可確認模擬影像之使用者，作設定。

〔實施例1〕

作為帶電粒子束裝置之一例，就掃描電子顯微鏡(SEM)作說明。圖1，係示意性繪示掃描電子顯微鏡10之構成例。掃描電子顯微鏡10，係於腔室110內，從電子源101，對於樣品105照射一次電子束102。於腔室110內之樣品台108配置樣品105後，腔室110內，係藉不圖示之泵浦而排氣，維持成真空。

樣品台108，係固定於移動機構109上。移動機構109，係可將樣品台108，移動於台表面之法線方向、及在面內之任意方向。再者，移動機構109，係除了將樣品台108旋轉以外，可變更相對於一次電子102之傾斜角。

電子源101，係生成一次電子102，作輸出。以電子源101所生成之一次電子102，係以接物鏡104集中而入射於樣品105。偏向器103，係就一次電子102之行進方向作控制。偏向器103，係將照射位置在樣品105作移動，就樣品105作掃描。

檢測器107，係就起因於一次電子102之對於樣品105的入射而產生之二次電子106作檢測。於以下的記載，除非特別指明外二次電子106係包含能量為50eV以下之真的二次電子與能量超過50eV之反射電子。

SEM控制部200，係檢測器107之檢測信號生成影像資料，同時就腔室110內之構成要素作控制。於一例中，SEM控制部200，係具有一般的計算機構成。具體而言，SEM控制部200，係包含處理器201、記憶體202、顯示裝置203、及介面(I/F)204、205。

SEM控制部200，係透過I/F204，而在與腔室110內的構成要素之間收發資料，透過I/F205，而在與模擬影像生成部260之間收發資料。

處理器201，係依儲存於記憶體202之程式而動作，實現SEM控制部200之功能。處理器201，係從來自檢測器107之信號，生成影像資料，於顯示裝置203顯示掃描影像。

處理器201，係依透過輸入裝置263之使用者輸入，而就腔室110內之各部分作控制。處理器201，係就樣品台108之移動機構109作控制，而就樣品105的位置及姿勢作調節。處理器201，係就電子源101作控制。處理器201，係就電子源101作控制，而就一次電子102之能量、電流作控制。

處理器201，係就偏向器103作控制，而使一次電子102之掃描點位置在樣品105上移動。處理器 201，係就接物鏡104作控制，而將一次電子102之焦點對焦。

如上所述，掃描電子顯微鏡10係藉檢測器107而檢測二次電子106，從而形成掃描影像。因此，二次電子放出之模擬準確度，於掃描影像作成的模擬為最重要。

模擬影像生成部260，係就藉掃描電子顯微鏡10之掃描影像的作成作模擬。於一例中，模擬影像生成部260，係具有一般的計算機構成。模擬影像生成部260，係可包含1或複數個計算機。藉於以下作說明之程式而實現的功能之至少一部分係可藉專用電路而實現。

於圖1之例，模擬影像生成部260，係包含處理器261、記憶體262、輸入裝置263、及I/F264。模擬影像生成部260，係透過I/F264，而在與SEM控制部200之間收發資料。

使用者，係從輸入裝置163輸入指令及資訊，就掃描電子顯微鏡10作操作。使用者，係從輸入裝置163將模擬所需之資訊作輸入，進一步，指示模擬之執行。藉模擬而生成之模擬影像資料係發送至SEM控制部200，顯示裝置203，就模擬影像作顯示。

此外，使用者，係從輸入裝置263，將樣品105的實際之掃描影像生成的一次電子束之照射條件、及樣品角度等之觀測條件資訊作輸入，此外，指示掃描影像之生成。

處理器261，係依儲存於記憶體262之程式而動作。處理器261及記憶體262，係分別，包含1或複數個晶片。於圖1之例，記憶體262，係儲存模擬程式281、資訊管理程式282及資訊校正程式283。記憶體262，係進一步，儲存樣品構成資訊271、侵入長資訊272、二次電子角度分布資訊273、二次電子能量分布資訊274、反射率資訊275。

資訊管理程式282，係就儲存於記憶體262之資訊作管理。儲存於記憶體262之資訊，係可於裝置製造商預先儲存，亦可藉使用者而輸入。使用者，係可將儲存於記憶體262之資訊，作追加及訂正。資訊管理程式282，係根據從輸入裝置263所輸入之資訊，而更新儲存於記憶體262之資訊。資訊校正程式283，係執行儲存於記憶體262的資訊之校正。

模擬程式281，係基於一次電子照射條件及樣品構成資訊，而執行掃描影像作成的模擬，生成模擬影像資料。模擬程式281，係將模擬影像資料發送至顯示裝置203，顯示裝置203就模擬影像作顯示。

例如，使用者，係從輸入裝置263輸入觀察樣品之構成及一次電子照射條件。模擬程式281，係基於所輸入之資訊及預先保存的資訊而執行模擬。使用者，係實際上可不將一次電子102照射於樣品105下，獲得觀察樣品之模擬影像。

再者，使用者，係可確認不同一次電子照射條件下之複數個模擬影像，從而就獲得期望的對比度之一次電子照射條件，於樣品105的實際之觀察前作推斷。如上所述，使用者，係可就以不同一次電子之照射條件而形成的模擬影像，於顯示裝置203作視認。

於一例中，使用者於顯示裝置203選擇一個模擬影像時，模擬程式281，係將於該模擬影像之生成所參照的一次電子照射條件之資訊發送至SEM控制部200。SEM控制部200，係對於電子源101，而設定所指定之一次電子照射條件。

圖2，係就藉模擬影像生成部260之掃描影像作成的模擬之流程圖作繪示。於以下作說明之樣品105的構成、掃描電子顯微鏡10之動作、以及一次電子102及二次電子106之行為，係依藉模擬影像生成部260之模擬者。

於步驟S101，使用者，係將作為模擬對象之假想樣品105(於以下亦稱作樣品)的構成資訊、一次電子照射條件、及模擬區，從輸入裝置263輸入。資訊管理程式282，係將所輸入之樣品105的構成資訊，儲存於樣品構成資訊271。一次電子照射條件、及模擬區，係儲存於記憶體262內，藉模擬程式281而被使用。

樣品105的構成資訊，係包含關於樣品105的形狀及材料之3維資訊。一次電子照射條件，係包含一次電子102之能量及相對於樣品105的基準面之入射角度。模擬區，係於樣品105形成模擬影像之區域，模擬程式281，係就來自模擬區內之各一次電子照射點(入射點)的二次電子106作計算。

於步驟S102，模擬程式281，係就模擬區內之一個一次電子入射點作選擇，就照射於該一次電子入射點的一次電子102之侵入長R作計算。以入射點及侵入長R而定義之區域為侵入區。

圖3，係示意性就侵入區301作繪示。於圖3，一次電子102，係於入射點302入射於樣品表面150。侵入長係R0。侵入區301，係以入射點302為中心之半徑R0的球內所含之樣品105的區域。

模擬程式281，係根據侵入長資訊272、一次電子102之照射條件、及在樣品構成資訊271之樣品105的構成資訊，就侵入長R0作計算。侵入長資訊272，係例如，示出複數個樣品材料各者與複數入射能量值各者之關係。

侵入長資訊272，係可基於實測值而構成，例如，亦可基於如藉下述式(1)表示之Kanaya的式之理論式而構成。侵入長資訊272，係亦可為理論式本身。

於式(1)中，R係侵入長(nm)，E_i係一次電子102之入射能量(keV)，A係樣品105的原子量，ρ係樣品105的密度(g/cm³)，Z係樣品105的樣品之原子序數。

式(1)，係示出相對於一次電子102之入射條件的侵入長。模擬程式281，係根據一次電子照射條件與樣品構成資訊271，就入射條件作決定。例如，模擬程式281，係從樣品構成資訊271，取得入射點302之樣品105的原子量A、入射點302之樣品105的密度、入射點302之樣品105的原子序數。模擬程式281，係根據由從樣品構成資訊271所取得之資訊及入射能量值所成的入射條件、及侵入長資訊272，就侵入長R0作計算。藉此，可適切且容易就侵入長作計算。

侵入區301可不用係球。例如，模擬程式281，係可根據在入射點302的一次電子之入射角度而決定侵入區301。例如，侵入長資訊272，係示出入射角度與往樣品105內之侵入角度的差、及侵入長之關係。模擬程式281，係亦可於從入射點302往各方向之侵入長的計算，將一次電子所通過之區域各自的材料及長度納入考量。

於步驟S103，模擬程式281，係就侵入區301之構成作特定。模擬程式281，係就在侵入區301內之構成變化的有無作判定，再者，就在侵入區301之不同構成部分各者作特定。具體而言，模擬程式281，係參照樣品構成資訊271，就在侵入區之不同樣品形狀或不同樣品材料的區域分別作特定。

圖4A、4B，係就含具有不同構成之區域的侵入區301之一例作繪示。圖4B，係圖4A之剖面圖。在本例中，侵入區301，係包含分別具有法線方向不同之表面區(部分區域)151、152的區域。侵入區301，係具有形狀變化。侵入區301係以相同材料而構成。

在本例中，於通過入射點302之直線，表面區151之長度係R1，表面區152之長度係R2。該直線，係通過入射點302之直線之中，R1、R2之比為最小的直線。

一次電子102係往表面區151入射，其入射角度，係θ_iA。一次電子102往表面區152入射之情況下的入射角度，係θ_iB。一次電子102之往樣品表面的入射角度，係樣品表面之法線與一次電子102之照射方向之間的角度。

圖5A、5B，係就含具有不同構成之區域的侵入區301之一例作繪示。圖5B，係圖5A之剖面圖。侵入區301，係具有材料變化。在本例中，侵入區301，係包含分別材料不同之區域(部分區域)401、402。區域401、402，係分別，具有表面區(部分區域)155、156。

於通過面區域入射點302之假想線，表面區155之長度係R1，表面區156之長度係R2。入射點302，係含於表面區155。表面區155、156係平坦，一次電子102之入射角度係相同。

於步驟S104，模擬程式281，係就從一次電子102之往樣品105的入射點302所放出之二次電子106作計算。模擬程式281，係參照二次電子角度分布資訊273、及二次電子能量分布資訊274，根據侵入區301之構成，就二次電子放出作計算。二次電子角度分布資訊273，係示出二次電子放出數之對於二次電子放出角度的依存性。二次電子能量分布資訊274，係示出二次電子放出數之對於二次電子能量的依存性。

圖6A，係就二次電子角度分布資訊273所含之一部分的資訊之例作繪示。圖6A，係就特定種類之樣品材料及特定的一次電子能量E_i下之一次電子入射角度θ_i、二次電子放出數Y、及二次電子放出角度θ_SE之間的關係作繪示。圖6B，係示意性就不同入射角度下之二次電子放出角度θ_SE與二次電子放出數Y之關係作繪示的圖形。圖6B之圖形係對應於圖6A之圖形。

於圖6A，二次電子放出數Y，係表示相對於一次電子之單位量的放出數。此外，採取相對於法線方向之各放出角度下的二次電子放出數Y，係於垂直於在入射點302之法線的平面之面內，相對於各角度為均等。例如，以面內放出角度之10°單位，定義放出數。角度與二次電子放出數之關係，係於二次電子角度分布資訊273及二次電子能量分布資訊274中為同樣。

例如，藉一次電子入射角度為60°之一次電子，而於放出角度20°所放出的二次電子之量，係Y_26。藉一次電子入射角度為60°之一次電子而放出的二次電子之總量，係Y_06至Y_n6的總和。

二次電子角度分布資訊273，係就不同樣品材料及不同一次電子入射能量具有與示於圖6A之圖表同構成的圖表。二次電子角度分布資訊273，係示出不同入射條件下之二次電子之放出角度各者的二次電子放出數。入射條件，係由樣品材料、入射能量、及入射角度所成。藉此，可適切進行複雜之構成的樣品之模擬。二次電子角度分布資訊273，係可代替至少一部分的圖表，而含有示出同樣的資訊之函數。

圖7A，係就二次電子能量分布資訊274所含之一部分的資訊之例作繪示。圖7A，係就特定種類之樣品材料及特定的一次電子能量E_i下之一次電子入射角度θ_i、二次電子放出數Y、及二次電子能量E_SE之間的關係作繪示。圖7B，係示意性就不同入射角度下之二次電子能量E_SE與二次電子放出數Y之關係作繪示的圖形。圖7B之圖形係對應於圖7A之圖表。

於圖7A，二次電子放出數Y，係表示相對於一次電子之單位量的放出數。例如，藉一次電子入射角度為60°之一次電子，二次電子能量2eV的二次電子之量，係Y_26。藉一次電子入射角度為60°之一次電子而放出的二次電子之總量，係Y_06至Y_n6的總和。於圖6A及圖7A，二次電子放出數，係分別以符號表示，相同符號之二次電子放出數，係不表示相同數值。

二次電子能量分布資訊274，係就不同樣品材料及不同一次電子入射能量具有與示於圖7A之圖表同構成的圖表。二次電子能量分布資訊274，係示出不同入射條件下之二次電子之能量各者的二次電子放出數。入射條件，係由樣品材料、入射能量、及入射角度所成。藉此，可適切進行複雜之構成的樣品之模擬。二次電子能量分布資訊274，係可代替至少一部分的圖表，而含有示出同樣的資訊之函數。

就藉模擬程式281之二次電子放出的計算方法作說明。由於一次電子102使得二次電子106，係從一次電子102之入射點302放出。首先，如圖3所示，就侵入區301不具有構成變化之情況，亦即，就侵入區301以相同材料而構成，且其表面為平坦之情況作說明。

模擬程式281，係從二次電子角度分布資訊273取得一次電子入射能量及對應於在入射點302之樣品材料的資訊。模擬程式281，係參照所取得之資訊，而從一次電子入射條件下之入射角度，就各放出角度下之二次電子放出數作決定。

再者，模擬程式281，係從二次電子能量分布資訊274取得一次電子之入射能量及對應於在入射點302之樣品材料的資訊。模擬程式281，係參照所取得之資訊，而從一次電子入射條件下之入射角度，就各能量下之二次電子放出數作決定。

模擬程式281，係從各二次電子放出角度下之二次電子放出數及各二次電子能量下的二次電子放出數，就二次電子放出角度與二次電子能量之各組方面的二次電子放出數作決定。

接著，如圖4A、4B所示，就侵入區301具有樣品表面方面之形狀變化的情況作說明。藉入射於入射點302之一次電子102而生成的二次電子106，係受侵入區301內之構成的影響。於圖4A之例中，二次電子放出數，係除了含入射點302之樣品表面區151的區域以外，受樣品表面區152之區域的影響。

於此，假定為一次電子102之相對於表面區151的入射角度θ_iA=0°、及一次電子102之相對於表面區151的入射角度θ_iB=30°。二次電子放出角度θ_SE為k的二次電子之放出數Y_k，係例如，可藉以下的式(2)而表示。

Y_k0，係表示於二次電子角度分布資訊273中，二次電子放出角度θ_SE為k，一次電子入射角度θ_i為0°之情況下的二次電子放出數。Y_k3，係表示於二次電子角度分布資訊273中，二次電子放出角度θ_SE為k，一次電子入射角度θ_i為30°之情況下的二次電子放出數。

模擬程式281，係可使用式(2)，而計算不同二次電子放出角度各自下的二次電子放出數。模擬程式281，係可使用與式(2)同樣之式，而計算不同二次電子能量各自下的二次電子放出數。

模擬程式281，係從二次電子角度分布資訊273及侵入區301之構成資訊，依式(2)，而計算各二次電子放出角度下之二次電子之放出數。再者，模擬程式281，係從二次電子能量分布資訊274及侵入區301之構成資訊，依與式(2)同樣之式，而計算各二次電子能量的二次電子之放出數。

再者，在垂直於在入射點302之法線的面內之二次電子放出數係均等，故模擬程式281，係就二次電子放出方向與二次電子能量之各組方面的二次電子放出數作決定。二次電子放出方向，係藉相對於法線之角度與在垂直於法線的面內之角度而定義。

模擬程式281，係可依與式(2)不同之計算式，而根據表面區151、152之尺寸的比而就二次電子放出角度與二次電子放出數之關係、及二次電子能量與二次電子放出數之關係作決定。例如，模擬程式281，係可使用表面區151、152之面積比。

接著，如圖5A、5B所示，就侵入區301具有材料變化之情況作說明。於圖5A之例中，二次電子放出數，係除了含入射點302之區域401以外，受區域402之影響。於圖5A、圖5B之例中，一次電子102之往區域401、402各自的入射角度θ_i係0°。二次電子放出角度θ_SE為k的二次電子之放出數Y_k，係例如，可藉以下的式(3)而表示。

於式(3)中，Y_k0_M1，係表示於二次電子角度分布資訊273中，樣品材料為M1，二次電子放出角度θ_SE為k，一次電子入射角度θ_i為0°之情況下的二次電子放出數。Y_k0_M2，係表示於二次電子角度分布資訊273中，樣品材料為M2，二次電子放出角度θ_SE為k，一次電子入射角度θ_i為0°之情況下的二次電子放出數。

模擬程式281，係可使用式(3)，而計算不同二次電子放出角度各自下的二次電子放出數。模擬程式281，係可使用與式(3)同樣之式，而計算不同二次電子能量各自下的二次電子放出數。

模擬程式281，係就侵入區301所含之材料各自的資訊，從二次電子角度分布資訊273及二次電子能量分布資訊274作取得。

模擬程式281，係根據從二次電子角度分布資訊273所取得的資訊及侵入區301之構成資訊，依式(3)，而計算各二次電子放出角度下之二次電子之放出數。再者，模擬程式281，係根據從二次電子能量分布資訊274所取得的資訊及侵入區301之構成資訊，依與式(3)同樣之式，而計算各二次電子能量的二次電子之放出數。

模擬程式281，係從各二次電子放出角度下之二次電子放出數及各二次電子能量下的二次電子放出數，就二次電子放出角度與二次電子能量之各組方面的二次電子放出數作決定。再者，模擬程式281，係就二次電子放出方向與二次電子能量之各組方面的二次電子放出數作決定。

模擬程式281，係可依與式(3)不同之計算式，而根據區域401、402之尺寸的比而就二次電子放出角度與二次電子放出數之關係、及二次電子能量與二次電子放出數之關係作決定。例如，模擬程式281，係可使用區域401、402之體積比，亦可使用區域401、402之表面區155、156的面積比。

依侵入區301之構成而計算二次電子放出，使得可高準確度就在樣品之形狀、材料會變化之區域的附近之二次電子放出作模擬。

侵入區301具有形狀或材料不同之3以上的區域之情況下，模擬程式281，係亦可基於該等尺寸比，而計算二次電子放出。例如，含有圖材料及形狀之雙方不同之複數區域的情況下，例如，在式(3)之各項的放出數Y，係以相對於各區域的一次電子束之入射角度與材料而決定。係數，係例如，以該區域之表面積的比率而表示。

返回圖2之流程圖，如上所述，於步驟S104，二次電子放出方向與二次電子能量的各組之二次電子放出數被決定。模擬程式281，係就各組之二次電子數，而執行步驟S105至S108。

於步驟S105，模擬程式281，係判定具有二次電子放出方向與二次電子能量的所選擇之組的特性之二次電子，是否衝撞樣品。樣品之表面形狀係不見得平坦。例如在溝、孔之底部所產生的二次電子，係有可能衝撞於側壁。

模擬程式281，係從二次電子106之出射點的座標、在步驟S104所計算的二次電子106之放出方向、及樣品構成資訊271，以幾何方式就二次電子106之往樣品105的衝撞之有無作判定。

如上所述，二次電子106之出射點，係與一次電子1002之入射點302一致。此外，二次電子之放出方向，係以相對於在入射點302之法線的二次電子放出角度θ_SE、在垂直於法線之面內的放出角度而無歧異作特定。

二次電子106未衝撞於樣品105之情況 (S105：NO)下，模擬程式281，係決定為二次電子放出方向與二次電子能量的該組之二次電子放出數，被藉檢測器107而檢測出，就二次電子放出方向與二次電子能量的下一組作選擇。全部的組之演算已結束的情況下，模擬程式281，係進至步驟S109。

二次電子106往樣品105衝撞之情況(S105：YES)下，模擬程式281，係進至步驟S106。於步驟S106，模擬程式281，係就衝撞於樣品105之二次電子之能量E_SE，是否比預定之閾值能量E_TH小作判定。閾值E_TH，係例如，50eV，可使用者設定成任意之值。

二次電子之能量E_SE為二次電子之能量E_SE以上的情況(S106：NO)下，模擬程式281係返回步驟S102，就二次電子放出方向與二次電子能量的該組之二次電子，執行步驟S102之後的步驟。亦即，模擬程式281，係計算在再入射點之二次電子放出數。

於步驟S106，二次電子之能量E_SE比二次電子之能量E_SE小之情況(S106：YES)下，模擬程式281，係判定為二次電子106被反射，而進至步驟S107。

於步驟S107，模擬程式281，係就衝撞於樣品105之二次電子之反射量，使用反射率資訊275而作計算。圖8A，係就反射率資訊275所含之資訊的一部分作繪示。反射率資訊275，係就不同材料各者，示出電子之入射角度θ_i1、電子之能量E_SE及反射率M之間的關係。反射率資訊275，係可儲存使用者實際以實驗所求之值，亦可儲存文獻值。

圖8B，係就二次電子106入射於壁502之入射點503的例作繪示。二次電子106之入射角度θ_i1，係以在入射點503相對於法線的角度而定義。入射角度與反射角度係相同。

模擬程式281，係從樣品構成資訊271與二次電子放出方向，決定往樣品105之入射角度。模擬程式281，係參照反射率資訊275，從所決定之入射角度與二次電子能量而就反射率作決定。模擬程式281，係從二次電子放出方向與二次電子能量的該組之二次電子放出數與反射率，決定所反射之二次電子數。

於步驟S108，模擬程式281，係就所反射之電子是否進一步衝撞於樣品105作判定。判定方法係如同步驟S105。所反射之電子進一步衝撞於樣品105之情況(S108：YES)下，模擬程式281，係返回步驟S107。

所反射之電子未進一步衝撞於樣品105之情況(S108：NO)下，模擬程式281，係決定為所反射之電子數，被藉檢測器107而檢測出，就二次電子放出方向與二次電子能量的下一組作選擇。全部的組之演算已結束的情況下，模擬程式281，係進至步驟S109。

於步驟S109，模擬程式281，係就在模擬區之全部的照射點(入射點)，判定二次電子放出之模擬是否結束。剩餘未執行模擬之照射點的情況(S109：NO) 下，模擬程式281，係選擇下個照射點而返回步驟S102。全部的照射點之模擬已結束之情況(S109：YES)下，模擬程式281，係結束本流程。

根據以上之流程，模擬影像生成部260，係可從樣品之各位置就最終所放出的二次電子放出數作計算。亦即，模擬影像生成部260，係可形成模擬影像。再者，得以短時間實現採用模擬影像的一次電子之照射條件最佳化。

本實施形態，係藉參照儲存了一次電子之侵入區、二次電子之放出特性及反射特性的管理資訊從而計算二次電子放出數，故與蒙地卡羅計算作比較下可大幅縮短計算時間。藉進行將一次電子之侵入區納入考量之計算，使得可實現在樣品形狀、材料作變化之區域附近的高準確度模擬。

取決於樣品構成或模擬之規範，模擬程式281，係亦可不計算二次電子之因樣品的反射。二次電子角度分布資訊273及二次電子能量分布資訊274，係可具有僅單一材料的資訊，亦可不示出入射角度與放出數之關係的資訊。

上述例，係在放出電子數資訊方面，包含二次電子角度分布資訊273及二次電子能量分布資訊274，惟不計算反射之情況下，放出電子數資訊，係可僅示出相對於入射條件的放出電子數，不示出角度分布、能量分布。

〔實施例2〕

本實施例，係示出自動就一次電子之照射條件作最佳化之方法。圖9，係繪示照射條件最佳化的流程圖。圖9之自動最佳化，係求出就對比度作最大化之照射條件。

於步驟S201，使用者，係將作為模擬對象之樣品105的構成資訊、及複數個一次電子照射條件，從輸入裝置263輸入。資訊管理程式282，係將所輸入之樣品105的構成資訊，儲存於樣品構成資訊271。一次電子照射條件，係儲存於記憶體262內。

樣品105的構成資訊，係包含關於樣品105的形狀及材料之3維資訊。一次電子照射條件，係包含一次電子102之能量及相對於樣品105的基準面之入射角度。複數個不同的一次電子照射條件被輸入。

於步驟S202，使用者，係於樣品105上，從輸入裝置263指定就對比度作解析之2個解析點。圖10，係繪示所指定的2解析點之例。於圖10，由材料A所成之區域401上的解析點451、由材料B所成之區域402上的解析點452被指定。使用者，係可選擇表面形狀不同之解析點。

於步驟S203，模擬程式281，係依示於圖2之流程圖，而就在一次電子照射條件各者下之因往解析點451、452的一次電子照射而起之二次電子的檢測數YA、 YB作計算。

接著，於步驟S204，模擬程式281，係利用在各一次照射條件下之檢測數YA及檢測數YB，而就各一次電子照射條件下之對比度的指標值IC作計算。指標值IC，係以例如下述式(4)而表示。

對比度的指標值IC，係包含二次電子檢測數YA、YB之差即可，可藉其他式而表示。

於步驟S205，模擬程式281，係就指標值IC成為最大之一次電子照射條件作決定。圖11，係就指標值IC、一次電子能量E_i之關係例作繪示。使指標值IC成為最大的一次電子之照射能量，為E_imax。

最後，於步驟S206，模擬程式281，係對於SEM控制部200，指示將一次電子之照射能量設定為Eimax。SEM控制部200，係將電子源101之照射能量設定為Eimax。

於藉掃描電子顯微鏡之掃描影像中，比起對比度，有時期望在樣品之邊緣、異種材料的界面之明度更陡峭的變化。例如，於SEM式測長裝置，明度在圖案邊緣會陡峭變化之掃描影像為理想。

圖12，係繪示就在掃描影像之明度會陡峭變化的一次電子照射條件作決定之流程圖。步驟S251、S252、S256，係分別，如同圖9之步驟S201、S202、S206。

於步驟S253，模擬程式281，係採用記載於圖2之流程，而在將在步驟S202所指定之解析點451、452連接的線上，計算二次電子檢測數，作成解析點451至解析點452的線分布。線分布，係示出在解析點451至解析點452的各點之二次電子檢測數。

於步驟S254，模擬程式281，係求出在步驟S253作成之線分布下的最大之傾斜度G。於步驟S255，模擬程式281，係就傾斜度G成為最大的一次電子之照射條件作決定。圖13，係就傾斜度G、一次電子能量E_i之關係例作繪示。使傾斜度G成為最大的一次電子之照射能量，為E_imax。

藉本實施例之一次電子照射條件最佳化法，使得使用者可不用實際觀察樣品，於掃描電子顯微鏡設定適切的一次電子照射條件。

圖11及圖13之例，係分別，就具有不同一次電子能量之不同一次電子照射條件的模擬之結果作繪示。模擬程式281，係可代替一次電子能量或除其以外，而執行具有不同的一次電子之照射角度的複數一次電子照射條件之模擬。例如，模擬程式281，係將對應於所決定之照射角度的樣品台108之角度，對於SEM控制部200指示。SEM控制部200，係就移動機構109作控制，而將樣品台角度設定為所指定之最佳值。

〔實施例3〕

本實施例，係示出根據以掃描電子顯微鏡所得之實際的掃描影像，而就儲存於侵入長資訊272、二次電子角度分布資訊273及二次電子能量分布資訊274之資訊作校正的方法。圖14，係就侵入長資訊272、二次電子角度分布資訊273及二次電子能量分布資訊274之校正方法的流程圖作繪示。

於步驟S301，資訊校正程式283，係取得特定的一次電子照射條件下之實際的樣品之實際的掃描影像。例如，SEM控制部200，係依使用者操作，而作成實際之掃描影像，儲存於記憶體202。資訊校正程式283，係依來自使用者之指令，而從記憶體202取得實際之掃描影像，儲存於記憶體262。

接著，於步驟S302，使用者，係從輸入裝置263，輸入在步驟S301的實際之樣品之構成資訊及一次電子照射條件。資訊校正程式283，係將所輸入之資訊，儲存於記憶體262。

於步驟S303，模擬程式281，係作成在步驟S302所輸入的樣品構成及一次電子照射條件下之模擬影像。資訊校正程式283或使用者，係對於模擬程式281指示模擬操作影像之生成。

於步驟S304，資訊校正程式283，係根據在步驟S301所取得的實際之掃描影像、及在步驟S303所作成之模擬影像的差分，就二次電子角度分布資訊273及二次電子能量分布資訊274作校正。

就一例作說明。圖15，係就在以下作說明之區域的構成例及所檢測出之二次電子數的線分布之變化作繪示。在以下，係如圖15所示，就材料A之區域401與材料B的區域402平坦接合之區域之例作說明。

於圖15，圖形701，係示出在區域401、402的實際之掃描影像的X方向之線分布。線分布，係示出因往線上的各點之一次電子之照射而起的二次電子之檢測數。圖形702，係示出在區域401、402之模擬影像的X方向之線分布。圖形703係示出圖形701與圖形702之差分。

資訊校正程式283，係就比區域401與區域402之接合點X0足夠遠的點XA、XB作選擇。於一例中，點X0與點XA之間的距離及點X0與點XB之間的距離，係侵入長R以上，於其他例中，侵入長R的二倍以上。距離點X0之距離為侵入長R以上，使得可迴避從點XA、XB所放出的二次電子之模擬方面之其他材料區域之影響。

資訊校正程式283，係算出在點XA的實際之掃描影像與模擬影像的差分△SA。資訊校正程式283，係算出在點XB之實際之掃描影像與模擬影像的差分△SB。

再者，資訊校正程式283，係從二次電子角度分布資訊273及二次電子能量分布資訊274，取得關於區域401之材料A的資訊及關於區域401之材料B的資訊。

資訊校正程式283，係於關於材料A之資訊中，對於二次電子放出數之各者乘上係數BA而修正。例如，資訊校正程式283，係於圖6A、圖7A之圖表中，對於各Y乘上係數BA。

資訊校正程式283，係於根據所修正之資訊的模擬操作影像與實際之掃描影像之間，計算△SA。資訊校正程式283，係使係數BA變化，而就係數BA與△SA之關係作特定。於圖16之圖形，△SA之線，係示出△SA與係數BA之間的關係。資訊校正程式283，係將△SA成為0之係數BA的值BA0，採用作為材料A之修正因子。

同樣，資訊校正程式283，係於關於材料B之資訊中，對於二次電子放出數之各者乘上係數BB而修正，於根據所修正之資訊的模擬操作影像與實際之掃描影像之間，計算△SB。資訊校正程式283，係使係數BB變化，而就係數BB與△SB之關係作特定。於圖16之圖形，△SB之線，係示出△SB與係數BB之間的關係。資訊校正程式283，係將△SB成為0之係數BB的值BB0，採用作為材料B之修正因子。

如上所述，特定材料的二次電子角度分布資訊及二次電子能量分布資訊之修正，係可不使用線分布，而從在特定材料的區域之點的實際之掃描影像的亮度(二次電子檢測數)與在模擬影像之亮度(二次電子檢測數)的差，決定修正因子。

於步驟S305，資訊校正程式283，係進行侵入長資訊272之校正。資訊校正程式283，係使用藉在步驟S304所求之修正因子BA0及BB0所校正的二次電子角度分布資訊273及二次電子能量分布資訊274，而作成模擬影像。資訊校正程式283，係就所作成之模擬影像與實際之掃描影像的差分△S作計算。圖形704，係示出在XA至XB的各點之△S。

資訊校正程式283，係依下述式(5)，而算出將△S在XA至X0的範圍作積分之值△ISA、及將△S在X0至XB的範圍作積分之值△ISB，作為供於侵入長資訊272之校正用的指標值而使用。

資訊校正程式283，係從侵入長資訊272，取得關於材料A之資訊與關於材料B的資訊。

資訊校正程式283，係於關於材料A之資訊中，對於二次電子放出數之各者乘上係數AA而修正，於根據所修正之資訊的模擬操作影像與實際之掃描影像之間，計算△ISA。資訊校正程式283，係使係數AA變化，而就係數AA與△ISA之關係作特定。於圖17之圖形， △ISA之線，係示出係數AA與△ISA之間的關係。資訊校正程式283，係將△ISA成為最小之係數AA的值AA0，採用作為材料A之修正因子。

同樣，資訊校正程式283，係於關於材料B之資訊中，對於二次電子放出數之各者乘上係數AB而修正，於根據所修正之資訊的模擬操作影像與實際之掃描影像之間，計算△ISB。資訊校正程式283，係使係數AB變化，而就係數AB與△ISB之關係作特定。於圖17之圖形，△ISB之線，係示出係數BB與△ISB之間的關係。資訊校正程式283，係將△ISB成為最小之係數AB的值AB0，採用作為材料B之修正因子。

於步驟S306，模擬程式281，係就使用修正因子AA0、AB0、BA0及BB0而模擬之模擬影像作顯示。模擬程式281，係使用使用者指定成任意之值的修正因子AA0、AB0、BA0及BB0而作成模擬影像，作顯示亦可。於步驟S307，資訊校正程式283，係示出修正因子AA0、AB0、BA0及BB0。

藉在本實施例所揭露之方法，使得可從實際之掃描影像就侵入長資訊272、二次電子角度分布資訊273、二次電子能量分布資訊274作校正。藉此，模擬影像之模擬準確度會提升。

在本實施例係就使用由不同材料所成之區域的情況作說明，惟可使用具有不同表面形狀之區域而以同樣的方法就上述資訊作校正。此外，修正因子係以實際之掃描影像與模擬影像的差分變小的方式作決定即可，修正因子之決定方法係非限定於在本實施例所揭露的方法者。亦可僅就侵入長資訊272、二次電子角度分布資訊273、二次電子能量分布資訊274之一部分作校正。

另外，本發明係非限定於上述之實施例者，包含各式各樣的變化例。例如，上述之實施例係為了以容易理解的方式說明本發明而詳細說明者，並非限定於一定具備所說明之全部的構成者。此外，可將某實施例之構成的一部分置換成其他實施例之構成，另外亦可對於某實施例之構成加入其他實施例的構成。此外，對於各實施例之構成的一部分，可作其他構成之追加、刪除、置換。

此外，上述之各構成、功能、處理部等，係可藉將該等之一部分或全部以例如積體電路作設計等從而以硬體而實現。此外，上述的各構成、功能等，係亦可處理器就實現各自的功能之程式作解譯，作執行從而以軟體而實現。實現各功能之程式、表、檔案等的資訊，係可置於記憶體、硬碟、SSD(Solid State Drive)等的記憶裝置、或IC卡、SD卡等之記錄媒體。此外，控制線、資訊線係示出說明上被認為需要者，產品上不見得示出所有的控制線、資訊線。亦可想成實際上係幾乎所有的構成為相互連接。