[发明专利]混合检查系统

说明书

该混合检查系统是包括第一检查设备(1)和第二检查设备(2)的检查系统，其中第一检查设备(1)基于通过用X射线照射样本(11)获得的X射线测量数据来检查样本(11)，并且第二检查设备(2)通过使用不采用X射线的测量技术来检查样本(11)。由第一检查设备(1)获得的X射线测量数据或X射线测量数据的分析结果被输出到第二检查设备(2)。此外，第二检查设备(2)利用从第一检查设备(1)输入的X射线测量数据或X射线测量数据的分析结果来分析样本(11)的结构。

技术领域

本发明涉及适用于半导体制造领域(诸如用于制造具有其中大量薄膜层压在基板上的多层结构的设备的技术领域)等的混合检查系统。

背景技术

通过根据光刻技术在基板上层压多个薄膜而制造的电子元件(诸如半导体等)的形状取决于要形成的薄膜的状态(诸如膜厚度、密度、结晶度等)以及光刻处理条件而变化。因此，需要能够准确地测量经处理元件的形状的检查设备。这种类型的经处理元件的形状称为CD(临界尺寸)，作为在半导体工艺中要管理的重要数值。

已知透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)作为通过制备切片样本来观察如上所述的元件形状的检查设备。但是，由于这些检查设备破坏样本，因此存在以下缺点：在半导体制造过程中不能以在线方式测量样本、不能执行全面检查、测量结果不能反馈到前一步骤、测量结果不能前馈到后续步骤等。

另一方面，已经提出了使用扫描电子显微镜(CD-SEM：临界尺寸扫描电子显微镜)的检查设备、使用光学方法(OCD：光学临界尺寸)的检查设备、使用原子力显微镜(CD-AFM：临界尺寸原子力显微镜)的检查设备等作为用于在半导体制造过程期间以在线方式非破坏性地测量如上所述的元件的形状的检查设备。

此外，已经提出了使用X射线小角度散射的X射线纳米形状测量装置(CD-SAXS：临界尺寸小角度X射线散射)作为用于使用X射线准确地确定重复图案形状的检查设备。例如，专利文献1和专利文献2公开了CD-SAXS的现有技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利No.5700685

专利文献2：日本专利No.5237186

非专利文献

非专利文献1：Introduction to Metrology Applications in ICManufacturing，P131，Tutorial Texts in Optical Engineering Volume TT101，SPIEPRESS，ISBN：9781628418118

发明内容

本发明要解决的问题

由于上述OCD使用光作为探测器，因此其具有诸如测量面积小和吞吐量快的优点，并且进一步的特征在于能够通过使用建模和模拟来分析半导体设备的复杂三维结构。因此，OCD作为用于在半导体制造过程中以在线方式执行测量的检查设备是有效的。此外，CD-SEM作为通过使用扫描电子显微镜的原理直接观察设备的表面形状的检查设备是有效的。但是，这些检查设备在间距为10nm或更小规模内具有分辨率的限制，并且随着半导体元件的小型化得到促进，分析变得更加困难。

CD-SAXS作为用于分析电子设备的表面的纳米级形状的检查设备是有效的。但是，为了测量半导体晶片的表面上100微米或更小的测试图案，需要强大的X射线源，但是尚未获得适用于半导体在线检查设备的紧凑的高亮度X射线源。

本发明是鉴于这些现有技术的情况而完成的，并且本发明的目的是提供一种适用于分析具有多层结构(其中大量薄膜被层压在基板上)的元件(诸如半导体元件)的形状的混合检查系统。

解决问题的手段