测量方法

摘要

提供了一种用于提供凹部的几何形状的精确确定的测量方法，其包括：测量形成在绝缘膜中的凹部的侧壁相对于其底表面的角度(操作S1)；定义多个参数组，所述参数组包括凹部的侧壁相对于底表面的角度、宽度尺寸和深度尺寸，并且制备包括分别与这些多个参数组相关联的多个反射光波形的库(操作S2)；对凹部照射光的操作(操作S4)；检测反射光的操作(操作S5)；将反射光波形和从库中选择的波形9相对照(操作S6)；以及当反射光波形和从库中选择的波形之间的偏差小于指定值时，则将诸如宽度尺寸等的与选择的波长相关联的凹部的参数赋为最优值，以确定凹部的几何形状。在库的参数组中凹部的侧壁相对于其底表面的角度是操作S1中的测量值。

权利要求

1.一种测量方法，包括下列操作：

测量形成在绝缘膜中的凹部的侧壁相对于其底表面的角度；

定义多个参数组，并且制备存储分别与所述多个参数组相关联的多个反射光波形的库，所述参数组包括形成在绝缘膜中的凹部的侧壁相对于其底表面的角度、所述凹部的预定深度位置中的宽度尺寸和所述凹部的深度尺寸；

对形成在绝缘膜中的凹部照射光；

检测来自用光照射的所述凹部的反射光；

将检测到的反射光波形和从所述库中选择的存储波形相对照；

如果检测到的反射光波形与从所述库中选择的存储波形之间的偏差等于或大于指定值，则将检测到的反射光波形与再次从所述库中选择的存储波形相对照，而如果检测到的反射光波形与从所述库中选择的存储波形之间的偏差小于所述指定值，则将与从所述库中选择的所述波形相关联的所述参数组赋予表示用光照射的所述凹部的几何形状的值，所述赋予的参数组包括凹部的所述宽度尺寸、凹部的所述深度尺寸和凹部的所述侧壁相对于其底表面的角度；以及根据表示所述凹部的几何形状的所述值，确定所述凹部的几何形状，其中，在所述定义多个参数组的操作中的所述多个参数组中，所述凹部的侧壁相对于其底表面的角度在参数组中相同，并且包括凹部的所述宽度尺寸和凹部的所述深度尺寸的其他参数中的至少任意一个在参数组中不同，以及其中，所述凹部的侧壁相对于其底表面的角度是在所述测量凹部的侧壁相对于其底表面的角度的操作中得到的测量值。

2.根据权利要求1所述的测量方法，所述测量形成在绝缘膜中的凹部的侧壁相对于其底表面的角度的操作包括：获取所述凹部的深度尺寸，并且通过利用临界尺寸扫描电子显微镜来测量所述凹部的底部的宽度尺寸和所述凹部的开口的宽度尺寸，以确定所述凹部的侧壁相对于其底表面的角度。

3.根据权利要求2所述的测量方法，

其中，多个凹部形成在所述绝缘膜中，所述绝缘膜具有形成于其中的通过所述临界尺寸扫描电子显微镜测量的所述凹部，其中，所述对凹部照射光的操作包括对另一凹部照射光，所述另一凹部不是通过所述临界尺寸扫描电子显微镜测量的所述凹部，以及其中，所述确定所述凹部的几何形状包括确定所述另一凹部的几何形状。

4.根据权利要求1所述的测量方法，

其中，预先获取所述凹部的推理几何形状和所述凹部的测量几何形状之间的偏差，所述推理几何形状由表示所述凹部的几何形状的所述值被直接推理出，并且所述凹部的所述测量几何形状通过不同于由表示几何形状的所述值直接推理出几何形状的方式的方式来测量，以及其中，所述确定所述凹部的几何形状的操作包括：基于预先获取的所述偏差，修正由表示所述凹部的几何形状的所述值直接推理出的所述凹部的几何形状。

5.根据权利要求1所述的测量方法，其中，所述参数组中的每个都包括所述绝缘膜的厚度作为参数，其中，所述定义多个参数组的操作包括定义多个第一参数组并且制备第一库，所述第一参数组中的每个都包括绝缘膜的相同厚度，并且所述第一库包括分别与所述多个第一参数组相关联的多个反射光波形，其中，所述定义多个参数组的操作还包括定义多个第二参数组并且制备第二库，所述第二参数组中的每个都包括绝缘膜的相同厚度，其不同于在所述第一参数组中的绝缘膜的所述厚度，并且所述第二库包括分别与所述多个第二参数组相关联的多个反射光波形，其中，所述第一参数组和所述第二参数组包括所述凹部的侧壁相对于其底表面的相同角度，以及其中，所述将检测到的反射光波形和从所述库中选择的存储波形相对照的操作包括：获取具有形成于其中的所述凹部的所述绝缘膜的厚度，用光照射所述凹部；

在所述多个库中选择与所获取的厚度相关联的相关库；和

从所选择的库中选择存储波形，以将它与检测到的反射光波形进行对照。

说明书

测量方法

[0001] 本申请基于日本专利申请No.2007-339,158，其内容通过引用结合于此。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种用于确定凹部的几何形状的测量方法。

背景技术

[0003] 用于制造半导体器件的传统工艺采用一种程序，其中，互连槽(interconnect trench)和贯通孔(via hole)形成在绝缘膜中，并且金属层被埋在形成的互连槽和贯通孔中，以形成互连(interconnect)和通孔(via)。在传统工艺中，通过适当调整蚀刻时间，来控制互连槽和贯通孔(下文称为“互连槽等”)的几何形状。

[0004] 然而，在通过调整蚀刻时间来控制几何形状的方式中，存在难以精确地确定互连槽等的几何形状的问题。

[0005] 为了解决该问题，提出了通过对互连槽等照射光以及分析从互连槽等反射的光来确定互连槽等的几何形状的方式(例如，散射测量法(光学临界尺寸(Optical Critical Dimension：OCD)测量法))(参见PCT申请的日本专利国内公开No.2004-510,152、PCT申请的日本专利国内公开No.2002-506,198以及PCT申请的日本专利国内公开No.2006-512,561)。

[0006] 以这种方式，先将用于确定互连槽等的几何形状的参数(例如，互连槽等的深度、互连槽等的侧壁相对于底表面的角度、互连槽等的中间深度位置中的宽度尺寸)与反射光波形相关联，并且将相关的参数存储在数据库(库)中。然后，用光照射互连槽等，并且用检测器检测反射光，以获取反射光波形。然后，将获取的反射光波形与存储在数据库中的波形对照。如果获取的反射光波形与存储在数据库中的波形一致，则互连槽等的几何形状被定义为与数据库中的波形相关联的用于确定互连槽等的几何形状的参数。此处，当制备数据库时，将用于确定互连槽等的几何形状(例如，互连槽等的深度、互连槽等的侧壁相对于底表面的角度、互连槽等的中间深度位置中的宽度尺寸)的参数用于预定函数，以得到所计算的波形。在这种构造中，各个参数被设置为可变的，以适用于各种类型的互连槽等的几何形状。

[0007] 在上述的测量方法中，通过散射测量法得到的测量结果可能显著不同于通过利用扫描电子显微镜(SEM)观测的实际测量值。

发明内容

[0008] 根据本发明人的研究结果，已经发现下列因素导致了通过散射测量法得到的测量结果与通过用SEM观测的实际测量值之间的显著偏差。首先，具有不同宽度尺寸的底部的贯通孔被形成，并且通过散射测量法和通过临界尺寸SEM(Critical Dimension SEM：CD-SEM)执行这些检测，以得到两种测量方法之间的相关关系。这些结果在图7A至7C中示出。此处，在图7A至7C中，横坐标表示通过使用SEM所观测到的底部的宽度尺寸，并且纵坐标表示通过散射测量法的底部的测量宽度尺寸。

[0009] 图7B示出了在通过散射测量法制备数据库时将三个参数设置成可变的条件下所得到的结果，这三个参数为贯通孔的深度、贯通孔的侧壁相对于底表面的角度以及贯通孔的中间深度位置中的宽度尺寸。在这种情况下，通过散射测量法测量的贯通孔的底部的测量宽度尺寸的平均值显著不同于利用SEM观测的贯通孔的底部的实际宽度尺寸的平均值，并且得到的相关系数低至0.861。除了上述之外，贯通孔底部的宽度尺寸还是通过利用三个参数计算的一个值，这三个参数为贯通孔的深度、贯通孔的侧壁相对于底表面的角度以及贯通孔的中间深度位置中的宽度尺寸。

[0010] 图7C示出了在通过散射测量法制备数据库时将贯通孔的中间深度位置中的宽度尺寸固定为预定值并且将上述的三个参数中的其余参数设置为可变的情况下所得到的结果。在这种情况下，通过散射测量法测量的贯通孔的底部的宽度尺寸的平均值也显著不同于通过利用SEM观测的贯通孔底部的实际宽度尺寸的平均值，并且得到的相关系数较低。

[0011] 图7A示出了在通过散射测量法制备数据库时将贯通孔的侧壁相对于底表面的角度固定为预定值并且上述三个参数中的其余参数设置成可变的情况下所得到的结果。在这种情况下，通过散射测量法的贯通孔底部的测量宽度尺寸的平均值基本上等于利用SEM观测的贯通孔底部的实际宽度尺寸的平均值，并且得到的相关系数高达0.992。

[0012] 根据上述的研究结果，认为通过在将互连槽等的侧壁相对于底表面的角度固定为预定值的条件下制备数据库，通过散射测量法，能够确定精确的几何形状。

[0013] 根据本发明的一个方面，提供一种测量方法，包括下列操作：测量形成在绝缘膜中的凹部的侧壁相对于其底表面的角度；定义多个参数组，其包括形成在绝缘膜中的凹部的侧壁与其底表面的角度、凹部的预定深度位置中的宽度尺寸和凹部的预定深度尺寸，并且制备用于存储分别与多个参数组相关联的多个反射光波形的库；用光对形成在绝缘膜中的凹部进行照射；检测来自用光照射的凹部的反射光；将检测到的反射光波形和从库中选择的存储波形相对照；如果检测到的反射光波形和从库中选择的存储波形之间的偏差等于或大于指定值，则将检测到的反射光波形与再次从库中选择的存储波形进行对照，而如果检测到的反射光波形和从库中选择的存储波形之间的偏差小于指定值，则将与从库中选择的波形相关联的参数组赋予表示用光照射的凹部的几何形状的值，该赋予的参数组包括凹部的宽度尺寸、凹部的深度尺寸和凹部的内壁相对于其底表面的角度；以及根据表示凹部的几何形状的值确定凹部的几何形状，其中，在定义多个参数组的操作中的多个参数组中，凹部的侧壁相对于其底表面的角度在参数组中是一样的，并且包括凹部的宽度尺寸和凹部的深度尺寸的其他参数中的至少任意一个在各个参数组中是不同的，并且其中，凹部的侧壁相对于其底表面的角度是在测量凹部的侧壁相对于其底表面的角度的操作中得到的测量值。

[0014] 此处，用于通过用光照射而确定几何形状的凹部可以不同于用于测量侧壁相对于底表面的角度的凹部，并且可以是一凹部，其被认为具有侧壁相对于用于测量上述角度的凹部的底表面基本相同的底表面的角度。例如，用于通过用光照射而确定几何形状的凹部可能在蚀刻条件下形成，这与用于形成用于测量角度的凹部的蚀刻条件相同。

[0015] 根据本发明，用于制备库的多个参数组中的每个都包括凹部的侧壁相对于其底表面的相同角度，并且包括凹部的宽度尺寸和凹部的深度尺寸的其他参数中的至少任何一个在各个参数组中是不同的。凹部的侧壁相对于其底表面的角度是测量角度。如上所述，将凹部的侧壁相对于其底表面的测量角度作为固定值，以制备波形，以便能通过散射测量法来确定精确的几何形状。除上述之外，反射光波形还表明反射光强度的波形依赖性，并且通过固定在凹部上的光入射角，可以测量反射光的强度数据，或者可选地，反射光的强度数据可能是通过改变(操作)入射角而测量出的入射角依赖性数据。

[0016] 检测到的反射光波形和从库中选择的存储波形之间的偏差可以是，例如，检测到的反射光波形和从库中挑选的存储波形之间最大偏差，或可选地，特定波长区域中的检测到的反射光波形的积分值和从库中选择的存储波形的积分值之间的偏差。

[0017] 根据本发明，提供了一种测量方法，其实现了对凹部的几何形状的精确确定。

附图说明

[0018] 从以下结合附图的对某些优选实施方式的描述，本发明的上述及其他目的、优势和特征将变得更加明显，其中：

[0019] 图1是示出了根据本发明的实施方式的测量装置的示意图；

[0020] 图2是示出了测量装置的计算器装置的框图；

[0021] 图3是示意性地示出了库的结构的示图；

[0022] 图4是示意性地示出了另一库的结构的示图；

[0023] 图5是示意性地示出了又一库的结构的示图；

[0024] 图6是示出了测量方法的方案的流程图；

[0025] 图7A、7B和7C是示出了散射测量法的测量值和CD-SEM的测量值的相关关系的曲线图；

[0026] 图8A和8B是示意性地示出了凹部的侧壁相对于其底表面的角度对凹部的几何形状的影响的示图；

[0027] 图9A和9B是示意性地示出了在凹部的几何形状分别为剖面矩形几何形状和弓形几何形状的情形下，凹部的侧壁相对于其底表面的角度对凹部的几何形状的影响的示图；

[0028] 图10A和10B是示意性地示出了在凹部的几何形状分别为剖面矩形几何形状和弓形几何形状的情形下，凹部的侧壁相对于其底表面的角度对凹部的几何形状的影响的示图；

[0029] 图11是示出了在使用400nm的恒定膜厚的情况下通过散射测量法测量的凹部底部的宽度尺寸的值与通过使用SEM观测的凹部底部的宽度尺寸的实际测量值的曲线图；

[0030] 图12包括示出了通过散射测量法确定的凹部底部的宽度尺寸与用CD-SEM确定的凹部底部的宽度尺寸的偏差的表；以及

[0031] 图13A至13C包括示出了通过散射测量法确定的凹部底部的宽度尺寸与用CD-SEM确定的凹部底部的宽度尺寸的偏差的表和两个曲线图。

具体实施方式

[0032] 现在将参考说明性实施例在此处描述本发明。本领域的技术人员应认识到，使用本发明的教导可以实现许多可选的实施例，并且本发明不限于为解释目的而示出的实施例。

[0033] 下文将参考附图描述本发明的优选实施例。首先，将参考图1和图6描述根据本实施例的测量方法的优选构造的概况。本实施例的测量方法包括下列操作：测量由绝缘膜51形成的凹部511的侧壁相对于其底表面的角度(操作S1)；定义多个参数组A1至An、B1至Bn以及C1至Cn，所述参数组包括凹部511的侧壁相对于底表面的角度、凹部511的预定深度位置中的宽度尺寸以及凹部511的深度尺寸，并且制备包括分别与参数组A1至An、B1至Bn以及C1至Cn相关联的多个反射光波形(反射光强度的波形依赖性)的库231、232和
233(参见图3至图5)(操作S2)；对凹部511照射光(操作S4)；检测从凹部511反射的光(操作S5)；将检测到的反射光波形(反射光强度的波形依赖性)和从库231、232和233中选择的波形相对照(操作S6)；如果检测到的反射光波形和从库231、232和233中选择的波形之间的偏差等于或大于指定值(操作S7)，则将检测到的反射光波形和再次从库231、
232和233中选择的波形相对照，而如果检测到的反射光波形和从库231、232和233中选择的波形的偏差小于指定值(操作S7)，则将与从库231、232和233中选择的波形相关联的参数组赋予用于表示凹部511的几何形状的值，该参数组包括凹部511的宽度尺寸、凹部511的深度尺寸以及凹部511的侧壁相对于其底表面的角度；以及根据表示凹部511的几何形状的值来确定凹部511的几何形状。

[0034] 在定义参数组并且制备库231、232和233的操作中的多个参数组A1至An、B1至Bn以及C1至Cn中，凹部511的侧壁相对于其底表面的角度在各个参数组中是相同的，并且包括凹部511的宽度尺寸和凹部511的深度尺寸的其他参数中的至少任意一个在这些参数组中是不同的，并且凹部511的侧壁相对于其底表面的角度是测量值。

[0035] 此处，反射光波形表示反射光强度的波长依赖性，并且反射光强度的数据可以通过使凹部511上的光入射角固定而测得，或可选地，反射光强度的数据可以是通过改变(操作)该入射角而测得的入射角依赖性数据。

[0036] 检测到的反射光波形和从库中选择的存储波形之间的偏差可以是，例如，检测到的反射光波形和从库中选择的存储波形之间的最大偏差，或可选地，特定波长区域中的检测到的反射光波形的积分值和从库中选择的存储波形的积分值之间的偏差。

[0037] 接下来，将具体描述本实施例的测量方法。首先，将描述本实施例的测量方法中使用的测量装置1。提供测量装置1以测量凹部511的几何形状，所述凹部511例如是诸如互连槽等的槽或诸如形成在晶片5的衬底50(例如，半导体衬底)的上部中的绝缘膜51中的贯通孔等的孔。用于形成芯片的多个区域，虽然未被示出，但被设置在晶片5中，并且在每个用于形成芯片的区域中形成多个凹部511。这种凹部511通过相同的蚀刻条件形成。

[0038] 测量装置1包括，如图1所示，用于放置测量对象(晶片)的平台11、用于将光线应用于在平台11上的测量对象的光源12、用于检测来自测量对象的反射光的光检测器13、以及利用由光检测器13所检测到的反射光来计算凹部511的几何形状的计算器装置2。

[0039] 图2中示出了计算器装置2。计算器装置2包括获取单元21、第一计算单元22、数据库23、对照单元24、修正数据存储单元25、第二计算单元26以及输出单元27。将获取单元21连接至检测器13以获取通过光检测器13所检测到的反射光波形。获取单元21也获取用于表示凹部511的几何形状的参数的数据。当第一计算单元22利用获取单元21，获取表示凹部511的几何形状的多个参数(参数组)时，第一计算单元22通过这样的参数组来计算反射光波形。

[0040] 更确切地说，例如，参数组包括的参数诸如凹部511的侧壁相对于其底表面的角度(下文有时用θ表示)、在凹部511的预定深度位置(在本实施例中为中间深度位置)的宽度尺寸(下文有时用“MCD”表示)、凹部511的深度尺寸(下文有时用“H”表示)、具有形成在其中的凹部511的绝缘膜51的厚度等。参数组中的各个参数适当地用于预定函数中，以计算反射光波形。第一计算单元22中计算的反射光波形与由获取单元21所获取的并且在第一计算单元22的计算中所使用的参数组相关联，然后，将这种相关联的波形和参数组存储在数据库23中。

[0041] 存储在数据库23中的库231、232和233在图3至图5中示出。将多个库231、232和233存储在这样的数据库23中。库231、232和233包括多个反射光波形，其分别与多个参数组相关联。

[0042] 更确切地说，第一库231存储第一参数组A1至An，所述第一参数组A1至An中的每个包括相同的凹部511的侧壁相对于底表面的角度和相同的凹部511的厚度。在第一参数组A1至An中的每个中，仅凹部511的侧壁相对于其底表面的角度相同且其厚度相同，凹部511的深度和在凹部511的预定深度位置(在本实施例中为中间深度位置)的宽度尺寸中的至少一个在这些组中不同。然后，与各第一参数组A1至An相关联的多个反射光波形被存储。

[0043] 如4中所示，第二库232中的凹部511的侧壁相对于底表面的角度与第一库231的一样，并且第二库232存储具有与第一库231中厚度不同的膜厚的第二参数组B1至Bn。与各第二参数组B1至Bn相关联的多个反射光波形被存储在第二库232中。在第二参数组B1至Bn中，凹部511的侧壁相对于底表面的角度相同且其厚度相同，并且凹部511的深度和凹部511的在预定深度位置(在本实施例中为中间深度位置)的宽度尺寸中的至少一个不同。

[0044] 如图5中所示，在第三库233中，凹部511的侧壁相对于底表面的角度与第一库231的相同，并且第三库233存储具有与第一库231的厚度不同的厚度的第三参数组C1至Cn。在第三参数组C1至Cn中，凹部511的侧壁相对于底表面的角度相同且其厚度相同，并且凹部511的深度和凹部511的在预定深度位置(在本实施例中为中间深度位置)的宽度尺寸中的至少一个不同。与各第三参数组C1至Cn相关联的多个反射光波形被存储在第三库233中。

[0045] 图2中所示的对照单元24用于将由获取单元21获取的反射光波形与存储在数据库23中的波形相对照。

[0046] 如果通过获取单元21所获取的反射光波形与从数据库23中的库231至233中选择的波形之间的偏差等于或大于指定值，则再次从数据库23中的库231至233中选择另一波形，并且将检测到的反射光波形与该选择的波形相对照。如果通过获取单元21获取的反射光波形与从库231至233中选择的波形之间的偏差小于指定值，则与从库231至233中选择的波形相关联的凹部511的参数组被检测为用于表示凹部511的几何形状的值。

[0047] 第二计算单元26修正由通过对照单元24检测的表示凹部511的几何形状的参数组所确定的凹部511的几何形状。根据存储在修正数据存储器25中的修正数据，执行对凹部511的几何形状的修正。例如，在本实施例中，凹部511的底部的宽度尺寸可以根据由对照单元24检测的表示凹部511的几何形状的参数组来确定。在第二计算单元26中修正底部的宽度尺寸。然后，修正数据被输出作为凹部511的几何形状。

[0048] 接下来，将参考图6描述使用上述测量装置1的测量方法。

[0049] 在库231至233的制备开始时，测量在晶片5的绝缘膜51中的凹部511的侧壁相对于底表面的角度。此处，使用CD-SEM进行测量(操作S1)。将要测量的凹部511优选地是形成在用于在晶片5的中央形成芯片的区域中的凹部511。更确切地说，根据凹部511的蚀刻速率和蚀刻时间来估计凹部511的深度尺寸的值。接下来，使用CD-SEM来实际测量凹部511的底部的宽度尺寸以及凹部511的开口的宽度尺寸(凹部511的上端侧)。

[0050] 然后，通过利用凹部511的底部的宽度尺寸、凹部511的开口的宽度尺寸和凹部511的深度尺寸，计算凹部511的侧壁相对于底表面的角度。

[0051] 接下来，制备库(操作S2)。操作者建立第一参数组A1至An，所述第一参数组A1至An包括凹部511的侧壁相对于底表面的角度、凹部511的预定深度位置的宽度尺寸、凹部511的深度尺寸、以及绝缘膜51的厚度。此处，凹部511的侧壁相对于底表面的角度是操作S1中所测量的测量值。然后，通过获取单元21获取输入计算器装置2的第一参数组A1至An。此外，第一计算单元22将由获取单元21获取的各第一参数组A1至An用于预定函数，以计算分别与第一参数组A1至An相关联的多个反射光波形。第一参数组A1至An和与其相关联的多个波形被存储在数据库23中，作为第一库231。

[0052] 类似地，第二参数组B1至Bn和与其相关联的多个波形被存储在数据库23中，作为第二库232。类似地，第三参数组C1至Cn和与其相关联的多个波形被存储在数据库23中，作为第三库233。

[0053] 此处，将描述把θ值固定为在各个库231至233中的测量值的原因。

[0054] 如上所描述，图7B示出了在通过散射测量法制备数据库时将三个参数设置成可变的条件下所得到的结果，所述三个参数为贯通孔的深度、贯通孔的侧壁相对于底表面的角度以及在贯通孔的中间深度位置的宽度尺寸。在这种情况下，通过散射测量法的贯通孔底部的测量宽度尺寸的平均值显著不同于通过利用SEM观测的贯通孔底部的实际宽度尺寸的平均值，并且所得到的相关系数低至0.861。

[0055] 图7C示出了在通过散射测量法制备数据库时将贯通孔的中间深度位置的宽度尺寸固定为预定值而将上述三个参数中的其余参数设置成可变的条件下所得到的结果。在这种情况下，通过散射测量法的贯通孔底部的测量宽度尺寸的平均值也显著不同于通过利用SEM观测的贯通孔底部的实际宽度尺寸的平均值，并且所得到的相关系数较低。

[0056] 另一方面，图7A示出了在通过散射测量法制备数据库时将贯通孔的侧壁相对于底表面的角度固定为预定值而将上述三个参数中的其余参数设置成可变的条件下所得到的结果。在这种情况下，通过散射测量法的贯通孔底部的测量宽度尺寸的平均值基本等于通过利用SEM观测的贯通孔底部的实际宽度尺寸的平均值，并且得到的相关系数高达0.992。根据上述的研究结果，认为通过在将凹部的侧壁相对于其底表面的角度固定为预定值的条件下制备数据库，通过散射测量法能够得知精确的几何形状。

[0057] 通过将凹部的侧壁相对于其底表面的角度固定为预定值而实现几何形状的精确确定的原因可能如下。如图8A和8B中所示，即使MCD和H是相同的值，不同的θ值也导致凹部的底部的宽度尺寸L1和L2的变化相当大。晶片5的绝缘膜51的蚀刻工艺可能在同一晶片的表面中产生如图9A所示的凹部511的剖面矩形几何形状或如9B所示的凹部511的弓形几何形状。当在这样的情况下将θ作为可变的时，利用通过使用弓形几何形状的弯曲部分的几何形状作为基准几何形状而得到的角度θ2的参数来计算的波形，可与反射光波形一致。这种θ2是与侧壁相对于底部的实际角度θ1不同的角度。因此，在弓形几何形状的情况下所得到的底部宽度尺寸可以显著不同于实际测量的宽度尺寸。这引起在同一晶片表面中凹部511的底部宽度尺寸的显著改变，这在通过散射测量法的凹部511中底部宽度尺寸的平均值和通过利用SEM观测的凹部511中底部宽度尺寸的平均值之间导致较大偏差。

[0058] 相反，如图10A和10B所示，将θ的值固定为恒定值θ1(实际测量值)，并且将与剖面矩形几何形状的角度相同的角度用于弓形几何形状，从而抑制在通过散射测试法的凹部511中底部宽度尺寸的平均值和通过利用SEM观测的凹部511中底部宽度尺寸的平均值之间产生较大偏差。

[0059] 此外，在库231至233中的每个具有不同厚度值的原因如下。图11示出了通过将厚度固定为400nm而通过散射测试法测量的凹部511底部宽度尺寸和通过利用SEM观测的凹部511中底部实际宽度尺寸的对照。

[0060] 图11中的横坐标表示绝缘膜的厚度。在图11中，“OCD”所表示的数据是通过散射测量法测得的数据。根据图11，应理解的是，当厚度超出一定范围(区域B)(即，在区域A或区域C中)时，偏差增大。这表明实际厚度对凹部511的几何形状有影响，并且也表明，当厚度的值固定时，精确的测量仅能够在一定范围内实现。因此，通过在不同厚度存在于库231至233的每个中并且在库231至233中选择具有更接近绝缘膜实际厚度的厚度的库的条件下执行波形对照，能够实现凹部的几何形状的精确确定。在用于制造晶片的工艺中，绝缘膜51的厚度并非必然为恒定的，而是产生了一些变化。因此，当要检测在相同工艺条件下制造的形成在绝缘膜51中的凹部511时，为了精确测量凹部511的几何形状，关键是确定绝缘膜51的厚度和适当地选择关联的库。

[0061] 接下来，制备存储在修正数据存储器25中的修正数据(操作S3)。发现当在各个库231至233中θ的值被固定为恒定值时，虽然通过散射测量法的测量值和通过用SEM观测的实际值之间的偏差较之传统构造得到改善，但是在通过散射测量法的测量值和通过用SEM观测的实际值之间仍然存在恒定的偏差量(difference level)。也发现，当在各个库231至233中θ值固定为恒定值以进行如图12所示的测量时，在通过散射测量法确定的凹部511中底部宽度尺寸和通过CD-SEM在凹部中底部宽度尺寸的实际值之间仍存在恒定的偏差量。还进一步发现，这种偏差量不取决于凹部511的底部宽度尺寸，并且如果凹部511的蚀刻条件一样，则基本属于恒定值。然后，将这种偏差量进行平均，以作为修正数据(例如，本实施例中的29.28nm)存储在修正数据存储器25中。图13A至13C示出了反映了修正数据的凹部底部宽度尺寸和通过CD-SEM的凹部底部宽度尺寸之间的偏差。图13B示出了在沿着晶片表面的X轴方向的预定位置的凹部的底部宽度尺寸，并且图13C示出了在沿着晶片表面的Y轴方向的预定位置的凹部底部的宽度尺寸。根据该结果应理解，在反映了修正数据的凹部511的底部宽度尺寸和通过CD-SEM的凹部底部宽度尺寸之间基本不存在偏差。

[0062] 接下来，开始测量。用来自光源12的光照射晶片中的凹部511(操作S4)，并且用检测器13检测该反射光(操作S5)。此处，要检测的凹部511可以是已经用于测量θ的同一凹部511，或者可选地，是形成在绝缘膜51中的另一个凹部511。将反射光的波长通过获取单元21发送至对照单元24。在这种情形下，输入要测量的晶片5的绝缘膜51的厚度。也将绝缘膜51的厚度通过获取单元21发送至对照单元24。

[0063] 对照单元24将获取的反射光波形和在数据库中的存储波形相对照(操作S6)。此时，对照单元24根据获取的绝缘膜51的厚度，适当地对库231至233进行选择。例如，如果第一库231包括410nm的厚度，并且要检测的晶片的绝缘膜的厚度在410+/-20nm的范围之内，那么，选择第一库231。

[0064] 如果第二库232包括370nm的厚度并且要检测的晶片的绝缘膜的厚度在370+/-20nm的范围之内，那么，选择第二库232。此外，如果第三库233包括450nm的厚度并且要检测的晶片的绝缘膜的厚度在450+/-20nm的范围之内，那么，选择第三库233。对照单元24对所选择的波形与反射光波形进行对照，并且如果偏差量等于或大于指定值(操作S7)，则再次进行波形的选择，然后，又对所选择的波形和反射光波形进行对照。

[0065] 另一方面，如果偏差量小于指定值(操作S7)，则将与所选择的波长相关联的参数组赋予表示凹部511的几何形状的参数。接下来，第二计算单元26对通过在对照单元24中得到的参数组而得到的凹部511的几何形状进行修正(操作S8)。更确切地说，基于存储在修正数据存储器25中的修正数据，对通过参数组计算的凹部511中的底部的宽度尺寸执行修正。除上述之外，由参数组计算的底部宽度尺寸还是通过利用凹部511的MCD、H和θ所计算的值。然后，修正后的几何形状被输出作为凹部511的几何形状，其是基于凹部511的底部的修正后的宽度尺寸的确定。

[0066] 接下来，如果存在一个非用于测量的凹部511的另一个凹部511(例如，处于用于形成芯片的区域中的凹部511，该区域不同于用于形成被测量的凹部511的芯片的区域)，那么，执行对这种另一凹部511的测量(操作S9)。更确切地说，对这种另一凹部511也执行操作S4至S8。如上所述，执行对在晶片5中用于形成芯片的各个区域的凹部511的测量。此外，通过使用测量装置1可以测量其他晶片的凹部，所述其他晶片不是晶片5而是通过与用于晶片5的相同制造工艺而制造的，并且具有通过与用于凹部511的蚀刻条件相同的蚀刻条件而形成的凹部，并且也具有基本相似的绝缘膜层结构和绝缘膜厚度。在这种情况下，可以执行操作S4至S9。

[0067] 接下来，将描述通过使用本发明的构造而得到的有利效果。在用于制备库231、232和233的多个参数组A1至An、B1至Bn和C1至Cn中，凹部511的侧壁相对于其底表面的角度在参数组中一样，并且包括凹部511的宽度尺寸和凹部511的深度尺寸的其他参数中的至少任意一个在参数组中是不同的。凹部511的侧壁相对于其底表面的角度是测量值，其通过使用CD-SEM而测得。如上所述，将凹部511的侧壁相对于其底表面的测量角度用作为固定值以制备波形，从而通过散射测量法能够确定精确的几何形状。

[0068] 此外，在本实施例中，凹部511的侧壁相对于底表面的角度通过CD-SEM而测得。这允许在不需要破坏晶片5的情况下实际测量凹部511的侧壁相对于底表面的角度。

[0069] 然后，将通过CD-SEM而得到的测量值用于库的制备，并且通过使用由CD-SEM测量的晶片5来确定凹部511的几何形状。更确切地说，对于用于制备库的晶片5和用于确定凹部511的几何形状的晶片5，可以使用相同的晶片。因此，较之通过使用样片等实际测量凹部的几何形状来制备库的情况，能够实现对凹部511的几何形状的更精确的确定。

[0070] 此外，因为在本实施例中，利用通过将库231、232和233的波形与反射光波形相对照而得到的值来确定的凹部511的几何形状(更确切地说，凹部511的底部的宽度尺寸)与用CD-SEM而得到的凹部511的几何形状的实际值之间的偏差被确定，以实现凹部511的几何形状的修正，所以能够实现凹部511几何形状的更精确的确定。

[0071] 当使用包括凹部511的侧壁相对于底表面的固定角度的多个参数组来进行测量时，将多个参数组中的绝缘膜厚固定为一个预定值，这可能在通过测量得到的凹部511几何形状和真实凹部511几何形状之间导致偏差。为了解决该问题，根据绝缘膜51的厚度来设置多个库231、232和233，并且根据绝缘膜51的精确厚度选择适合的库231、232和233，以提供更精确的测量。

[0072] 本发明旨在不特别限于上述实施例，而是在为实现本发明目的的范围内的任何修改或改进均包括在本发明的范围内。例如，虽然将θ、MCD和H示出为组成上述实施例中的参数组的参数，但是这些组成参数组的参数可以不特别限于此。除了θ、MCD和H的参数之外，还可以可选地存在凹部511的深度尺寸。

[0073] 例如，当将贯通孔作为凹部来测量时，优选的是采用贯通孔的深度尺寸作为参数。这种方式允许对凹部的几何形状的更精确的确定。

[0074] 此外，虽然在上述实施例中，对第一参数组A1至An、第二参数组B1至Bn、第三参数组C1至Cn中的每个参数组采用了绝缘膜的恒定厚度，但是本发明不特别限于此，并且可以适当地定义绝缘膜的厚度，而不固定为一定厚度。

[0075] 此外，虽然在上述实施例中，使用CD-SEM来测量θ值，但本发明不特别限于此，并且可以通过除了CD-SEM之外的其他方法来测量θ值。例如，可以制备样片，并且可以通过使用剖面SEM的观测，来实际测量该样片中的凹部的θ值。然后，可以测量通过与样片相同的制造工艺而制造的晶片的凹部511的几何形状。

[0076] 显然，本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以做出修改和改变。