JP2002050572A

JP2002050572A - パターン接続精度検査方法

Info

Publication number: JP2002050572A
Application number: JP2001145171A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Norioka; 節雄則岡; Manabu Saito; 学斎藤; Akira Toyama; 晃遠山
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】多数の領域ごとに露光又は描画されたパター
ンの領域境界部における接続精度を高い精度で高速に検
査することができるパターン接続精度検査方法を実現す
る。【解決手段】各検査領域での荷電粒子ビームの走査に
より検出された２次電子信号は、検査画像としてその位
置座標と共に画像メモリー４４に保存される。すべての
検査箇所の画像の取り込みが終了した後、別途用意した
基準画像と検査画像とが、画像処理ユニット４５で画像
比較され、検査領域における基準画像に対応したパター
ンが抽出され、これらパターンの相対位置からフィール
ド接続部等のずれが検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスあ
るいは液晶パネル等の製造過程において、電子ビーム描
画装置などの露光装置を用いて半導体ウエハや液晶パネ
ルあるいはマスク等の所定の領域に順次露光して形成さ
れたパターンについて、各露光領域の間の接続精度の検
査を行うためのパターン接続精度検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビーム描画装置では、描画パターン
に応じて電子ビームを偏向し、所望のパターンの描画を
行うようにしている。この電子ビーム描画装置の一つと
して、可変面積型電子ビーム描画装置が用いられている
が、この装置では、２枚の矩形アパーチャとの間に設け
られた偏向器によって電子ビームの断面が矩形に成形さ
れている。

【０００３】すなわち、第１の矩形アパーチャの像を第
２の矩形アパーチャ上に投影すると共に、第１の矩形ア
パーチャを透過した電子ビームを偏向して第２の矩形ア
パーチャ上の投射位置を変え、異なった断面積の電子ビ
ームを成形し、成形された電子ビームを被描画材料にシ
ョットする。

【０００４】図１はこの可変面積型電子ビーム描画装置
の一例を示している。１は電子ビームＥＢを発生する電
子銃であり、該電子銃１から発生した電子ビームＥＢ
は、照射レンズ２を介して第１成形アパーチャ３上に照
射される。

【０００５】第１成形アパーチャの開口像は、成形レン
ズ４により、第２成形アパーチャ５上に結像されるが、
その結像の位置は、成形偏向器６により変えることがで
きる。第２成形アパーチャ５により成形された像は、縮
小レンズ７、対物レンズ８を経て描画材料９上に照射さ
れる。描画材料９への照射位置は、位置決め偏向器１０
により変えることができる。

【０００６】１１は制御ＣＰＵであり、制御ＣＰＵ１１
はパターンデータメモリー１２からのパターンデータを
データ転送回路１３に転送する。データ転送回路１３か
らのパターンデータは、成形偏向器６を制御する制御回
路１４、位置決め偏向器１０を制御する制御回路１５、
対物レンズ８の励磁を制御する制御回路１６、電子銃１
から発生した電子ビームのブランキングを行うブランカ
ー（ブランキング電極）１７を制御するブランキングコ
ントロール回路１８に供給される。

【０００７】ブランキングコントロール回路１８にはシ
ョット時間補正メモリ１９が接続されており、ブランキ
ングコントロール回路１８からのブランキング信号は、
ショット時間補正メモリ１９からの値に応じて補正され
る。更に、制御ＣＰＵ１１は、材料９のフィールド毎の
移動のために、材料９が載せられたステージ２０の駆動
回路２１を制御する。このような構成の動作を次に説明
する。

【０００８】まず、基本的な描画動作について説明す
る。パターンデータメモリ１２に格納されたパターンデ
ータは、逐次読み出され、データ転送回路１３に供給さ
れる。このデータ転送回路１３からのデータに基づき、
偏向制御回路１４は成形偏向器６を制御し、また、制御
回路１５は位置決め偏向器１０を制御する。

【０００９】この結果、各パターンデータに基づき、成
形偏向器６により電子ビームの断面が単位パターン形状
に成形され、その単位パターンが順々に材料９上にショ
ットされ、所望の形状のパターン描画が行われる。な
お、この時、ブランキングコントロール回路１８からブ
ランカー１７へのブランキング信号により、材料９への
電子ビームのショットに同期して電子ビームのブランキ
ングが実行される。

【００１０】更に、材料９上の異なった領域への描画の
際には、制御ＣＰＵ１１からステージ駆動回路２１への
指令により、ステージ２０は所定の距離移動させられ
る。なお、ステージ２０の移動距離は、図示していない
が、レーザー測長器により監視されており、測長器から
の測長結果に基づき、ステージの位置は正確に制御され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】さて、上述したような
電子ビーム描画装置やその他の方式の装置であっても、
被描画材料であるウェハ上のレジストに描画を行い、Ｌ
ＳＩパターンを形成する場合、１個のダイ（＝チップ
（１０〜２０mm角））に対して、装置の有する電子ビー
ム偏向範囲は、最大５ｍｍ角程度であって小さい。ＬＳ
Ｉのゲートチェーンのような構造のパターンを形成する
場合、チップ全体につながったパターンを形成すること
が必要である。

【００１２】したがって、このようなパターンを形成す
るには、５mmごとにパターンを接続するようにウェハを
載せたステージと電気的偏向系が制御される。このた
め、図1の装置では、位置決め偏向器10として、単一の
偏向系を図示しているが、実際には５mmの偏向のための
メイン偏向器、５mm以下の範囲に対してはサブあるいは
サブサブ偏向系を備えている。たとえば、サブ偏向系は
５００μｍ、サブサブ偏向系は５０μmの偏向範囲とな
っている。

【００１３】図１に示した可変面積型電子ビーム描画装
置以外の描画方式として、セルプロジェクション（cell
projection）方式の描画機能を組込んだ装置も開発さ
れている。この方式では、電子ビーム通路上に数十種類
のパターンが作り込まれたアパーチャ（図形絞り）が設
けられている。このアパーチャを通過した電子ビームが
１／２５に縮小されてウエハに塗布されたレジストに照
射され、１ショットで最大５μｍ角の領域（セル）にパ
ターンが描画される。ショット位置は任意の座標で指定
できるので、セルとセルとの間に間隔を設けたり、セル
とセルとのつなぎ目を接するようにすることができる。
以下、このようなつなぎ目を「ショット接続部」とい
う。このような構成により、０．１μｍの小さな図形か
らチップ全体につながるような大きな図形まで、所望の
パターンを自由自在に描画することができる。

【００１４】上述した各種の電子ビーム描画装置で描画
した１０ｍｍ角チップでは、フィールド接続部は４万箇
所、セル同士の接続箇所は４００万箇所にもなる。この
様子を図２に示す。図２でＷはウェハであり、ウェハＷ
内には多数のチップＴが形成される。各チップＴはメイ
ンフィールドＦ１に仮想的に分割される。各メインフィ
ールドＦ１は、サブフィールドＦ２に仮想的に分割され
る。サブフィールドＦ２は、サブサブフィールドＦ３に
仮想的に分割される。

【００１５】チップＴの大きさは、例えば、１０ｍｍ×
１０ｍｍであり、メインフィールドＦ１の大きさは、例
えば、５０００μｍ×５０００μｍである。また、サブ
フィールドＦ２の大きさは、例えば、５００μｍ×５０
０μｍであり、サブサブフィールドＦ３の大きさは、例
えば、５０μｍ×５０μｍである。

【００１６】このように、電子ビーム描画装置では、描
画領域を仮想的に分割し、分割領域ごとにパターンの描
画を行っている。すなわち、特定の領域の描画を行った
後、ステージを移動させたり、メイン偏向系やサブある
いはサブサブ偏向系の制御を切り替え、隣り合った領域
の描画におけるパターンの描画を行う。この結果、隣接
する異なった領域の境界部（フィールド境界部やショッ
ト接続部等、以下「フィールド境界部」で代表させる場
合がある）Ｂで、描画されたパターンのずれやパターン
間の間隔誤差が生じる。

【００１７】図３はフィールド境界部Ｂにおけるパター
ンのずれを例示したもので、パターンは本来図３（ａ）
のように形成されるべきものが、図３（ｂ）のようにＹ
方向にずれたり、図３（ｃ）のようにＸ方向にずれてパ
ターンが分割されてしまったりする。なお、図３で点線
が境界部である。

【００１８】図３（ｂ）のようなパターンのフィールド
境界部におけるずれが、ＬＳＩの性能上許容される大き
さは、設計寸法の１／１０以下であり、例えば、０．１
μｍのパターン幅では、１０ｎｍ以下となる。図３
（ｃ）では、つながっているべきが断線しており、実際
のＬＳＩの性能上許容されない。これらのずれの量が許
容値以上の場合、電子ビーム描画装置のどこかに異常が
あることになり、この異常を発見し、装置の再調整を行
う必要がある。

【００１９】電子ビーム描画装置のどの箇所に異常が存
在するかを発見するためには、ウェハ全面のチップにパ
ターンを描画し、各チップ内の多数の接続部を検査し、
各接続部におけるパターンの接続ずれの量と方向を測定
する必要がある。この測定された結果により、電子ビー
ム描画装置の異常箇所を経験的に推定することができ
る。異常箇所が発見できれば、電子ビーム描画装置の調
整・修理を適切に行うことが可能となる。

【００２０】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、多数の領域ごとに描画されたパタ
ーンの接続部における接続精度を高い精度で高速に検査
することができるパターン接続精度検査方法を実現する
にある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、被露光材料の
所定の露光領域で露光し、所定の露光領域の露光後、他
の露光領域で露光するように、順次各領域を露光して形
成した露光パターンに対し、各露光領域間の接続精度を
検査する方法において、異なる露光領域に存在する特定
のパターンが少なくとも２つ含まれるような検査領域か
ら発生した信号を検出し、検出信号から前記特定のパタ
ーンの位置を検出し、前記検査領域に対応する基準領域
についてのデータから求めた該基準領域内の特定パター
ンの位置と、前記検査領域の特定パターンの位置とを比
較することにより、前記検査領域の内の露光領域間の接
続精度を検査するようにしたので、多数の領域毎に露光
されたパターンの領域境界における接続精度を高い精度
で高速に検査することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図４は本発明に基づく検査
方法を実施するための基本システム構成の一例を示して
いる。図中３１は、例えば、図１の電子ビーム描画装置
で描画すべきパターンデータが格納されているメモリー
である。このメモリー３１内のデータは、検査システム
の一部を構成する制御処理ユニット３２に伝えられる。

【００２３】制御処理ユニット３２は、検査システムに
含まれるＳＥＭ（scanning electron microscope）を制
御する。ＳＥＭは、電子銃３３、コンデンサレンズ３
４、対物レンズ３５、偏向器３６、試料３７を載置する
移動ステージ３８より構成されている。

【００２４】電子銃３３より発生し加速された電子ビー
ムＥＢは、コンデンサレンズ３４、対物レンズ３５によ
ってウェハ試料３７上に細く収束される。試料３７上の
電子ビームの照射位置は、偏向器３６によって２次元的
に走査される。また、移動ステージ３８をＸ，Ｙ方向に
任意に移動させることにより、試料上の電子ビーム照射
領域を移動させることができる。偏向器３６の駆動回路
３９、移動ステージ３８の駆動回路４０は、制御処理ユ
ニット３２によって制御される。

【００２５】試料３７への電子ビームＥＢの照射によっ
て発生した、例えば２次電子は、２次電子検出器４１に
よって検出される。検出器４１の検出信号は、試料表面
形状を現す画像データとして、増幅器４２、ＡＤ変換器
４３を介して制御処理ユニット３２に供給される。な
お、ここでは２次電子を用いる方法で述べるが、反射電
子あるいは吸収電流など電子ビームの照射によって試料
から得られる信号であれば、何であってもよい。

【００２６】制御処理ユニット３２に供給された画像デ
ータは、画像メモリー４４に供給されて記憶される。画
像メモリー４４に記憶されたデータは、読み出されて画
像処理ユニット４５に供給され、画像データに基づいて
パターンの接続精度の測定が行われる。このような構成
の動作を次に説明する。

【００２７】まず、試料３７として、図１に示した電子
ビーム描画装置で各チップＴの全面にパターンが描画さ
れたウェハ試料が用いられる。この図１の装置でパター
ンの描画を行う場合、特定のチップＴa（図２参照）に
ついては、ＬＳＩデバイスの性能を左右するゲートやコ
ンタクトホールのようなパターンに対して、接続部が発
生しないよう一つの偏向系のみで描画されたパターンを
作り込み、これを基準チップとする。

【００２８】次に、この基準チップを用いて基準の画像
を収集する。ところで、この基準チップＴa以外のチッ
プすなわち検査すべきチップのフィールド接続部やショ
ット接続部の座標は、あらかじめ描画時に分かっている
ため、この座標に基づき、制御処理ユニット３２の制御
によりステージ３８と偏向器３６が制御され、ウェハ試
料３７の基準チップＴaにおける前記接続相当部におい
て電子ビームを走査し、その結果検出器４１で検出され
た２次電子信号を画像信号として、増幅器４２，ＡＤ変
換器４３、制御処理ユニット３２を介して画像メモリー
４４に取り込む。この際、各基準パターンの画像信号
（基準画像）は、座標を付して保存される。

【００２９】なお、基準画像の撮影倍率は、他の検査対
象のチップを検査するときの倍率と同じか、あるいは、
それよりも低い倍率で行われる。これは、基準画像には
ずれがないことから、生画像が低倍率（例えば、最大１
／８）であっても画像補間などの処理で検査倍率まで図
形の膨張を行っても、基準画像としての性質を失わない
ことが実験により確かめられていることによる。逆に、
検査時より大きな倍率で基準画像を撮影してもよいが、
視野が狭くなるので基準画像の枚数が増えるため、得策
ではない。

【００３０】なお、基準画像の取り込みにおいて、視野
の中に同じ形状の繰り返しパターンが存在する場合に
は、視野全体を基準画像として取り込む必要はなく、パ
ターン１個、あるいは、複数個を含む領域を基準画像と
して取り込み保存するようにしてもよい。図５は取り込
まれた基準画像の一例を示している。この場合、３本の
パターンを含む領域を基準画像としているが、そのうち
の１本のパターンのみを基準画像としても良い。

【００３１】さて、次は検査対象チップの画像の取り込
みである。図４の検査システムにおいて、検査条件にし
たがって、検査対象チップの画像が自動で順次取り込ま
れ、座標と共に画像メモリー４４に保存される。すなわ
ち、制御処理ユニット３２は、あらかじめ設定された条
件にしたがって、ステージ３８の駆動回路４０を制御
し、ウェハ試料３７の検査対象領域を電子ビーム光軸上
に位置させ、駆動回路３９を介して偏向器３６を制御
し、検査対象領域で電子ビームの走査を行う。

【００３２】各検査領域での電子ビームの走査により検
出された２次電子信号は、検査画像としてその位置座標
と共に画像メモリー４４に保存される。すべての検査領
域の画像の取り込みが終了した後、検査領域の座標に対
応した基準画像と検査画像とが、画像処理ユニット４５
で画像比較され、フィールド接続部やショット接続部の
ずれが検出される。図５は前記したように、基準画像を
示しており、図６は、図５の基準画像に対応した検査領
域から得られた検査画像である。図６において、Ｂが接
続領域線である。

【００３３】このずれの検出は、高度なテクニックによ
る各種の特徴抽出アルゴリズムを用いたソフトウェアに
よって正確に行うことができる。検出された箇所の画像
には、矩形または円形でマーキングがなされ、この領域
の例えば中心座標が算出されると同時に、ずれ量も測定
される。

【００３４】これらのずれ量の測定がすべて終了した
ら、視覚的にその様子を捉えやすくするため、ずれ量が
グラフ表示あるいはマップ表示される。マップ表示に
は、ウェハマップ（ウェハ全体の測定結果を表すマッ
プ）、チップマップ（一つのチップの測定結果を表すマ
ップ）、フィールドマップ（一つのフィールドの測定結
果を表すマップ）等があるが、その表示をするにあたっ
ては、ずれの大きさと方向を表すベクトル図形で表示を
行うと、理解しやすい。ベクトル図形で行ったウェハマ
ップの一例を図７に示す。図７において、実線が測定に
基づいて表示されたベクトル図形であり、細線が理想的
なベクトル図形を表している。ここでは、ベクトルの先
端を結んだ線をベクトル図形と呼ぶ。

【００３５】なお、ウェハマップを表示する場合は、チ
ップのＸ、Ｙ各辺の複数個のずれの平均値をベクトル表
示し、チップマップを表示する場合は、メインフィール
ドの複数個の接続部のずれの平均値をベクトル表示すれ
ば、よりずれの状態を的確に把握することができる。こ
のようなマップから、パターンの接続ずれの傾向が把握
でき、この傾向から、電子ビーム描画装置の再調整箇所
の判断を的確に行うことができる。

【００３６】更に、高精度で各接続部のずれ量を測定す
るには、全ての検査領域に対して再測定が行われる。再
測定の手順は、ずれが検出された第１番目の検査領域の
中心位置にウェハ試料が移動される。そして、高倍率で
画像信号が取り込まれる。このときの倍率は、検出時に
測定されたずれ量から算出され、再測定に適するよう
に、その値の数倍程度の大きさになるように再検査時倍
率が設定される。

【００３７】このようにして全ての高倍率像の取り込み
が終了したら、これらの各画像に対してずれ量を再測定
し、データベースとして保存される。このようなステッ
プを追加することにより、高精度にずれ量が測定され
る。この高精度で測定されたずれ量は、マップ表示され
る。

【００３８】ところで、先に「接続部が発生しないよう
に一つの偏向系のみで描画されたパターンを作り込み、
これを基準チップとする」と述べたが、検査・測定の前
準備の段階において、ＬＳＩの性能を左右するクリティ
カルなパターンが接続部を含まないパターンであるよう
な特別なチップを作り込むことは繁雑な作業を伴う。こ
のため、その代替策として、次のようにして、基準画像
を取り込むことが可能である。

【００３９】すなわち、例えばウェハ上に、あるパター
ンが複数個存在している場合において、ある領域のその
パターンには接続部を有しているが、別な領域のそのパ
ターンには接続部を有していないならば、接続部を有し
ていないそのパターンを基準パターンとして、接続部を
有するそのパターンを検査対象とする考え方である。接
続部を含むチップにおいて、検査対象領域のパターンと
同じパターンがフィールド接続部近傍、あるいは、その
チップの別の領域にあって、しかも接続部を含まない場
合には、このパターンを基準画像として保存するように
することができる。なお、同じパターンが視野内にない
場合には、他の視野のどこにあるかはＬＳＩ設計用ＣＡ
Ｄ図形と比較検討することにより知ることができる。

【００４０】さて、接続部のずれの検出は、上述したよ
うに画像処理によって直接的に検出することができる
が、比較的簡単に行うには、画像マッチングにより間接
的にずれ量を算出する方式を用いることができる。即
ち、上述の考え方は、接続部の無いパターンを基準にし
て、接続部の有るパターンを検査し、接続部の有るパタ
ーンの接続部のずれ量を測定する。これに対して、以下
の方法は、接続部を含む画像を基準にして、接続部を含
む他の画像と比較し、接続部のずれ量の両者間の相対的
な値を測定する方法である。

【００４１】例えば、図８（ａ）に示すように、視野の
中の一定の領域Ｐを視野内での位置を特定する際に標的
として用いるパターンの画像として登録する。以下、こ
のような標的として用いるパターンの画像を単に「標的
画像」と呼ぶことにする。また、このような視野を基準
視野と呼ぶことにする。なお、このような基準視野に対
応する試料上の領域が基準領域である。また、この登録
は、例えばオペレータが走査像を観察しながら領域を選
択・指定して行ってもよいし、画像処理技術によって基
準視野内の例えば繰り返しパターンの中から任意の１つ
を抽出してもよい。この登録した「標的画像」と基準視
野の画像（基準画像）との画像マッチングを行って、基
準視野内でマッチングした画像部分を抽出する。抽出し
た画像部分の座標をＰＯ１、ＰＯ２、ＰＯ３、ＰＯ４と
して登録する。

【００４２】このように、図８（ａ）の基準視野におい
ては、同じ形状のパターンが４つあり、このうち例えば
右上のパターンを囲んだ領域Ｐを「標的画像」として登
録すれば、画像マッチングによって他の同じ形状のパタ
ーンの座標も自動的に（もちろんオペレータが手動で行
ってもよい）登録されるようになっている。次いで、
「標的画像」と図８（ｂ）に示すような検査画像との画
像マッチングを実行して、マッチングした画像部分を抽
出する。なお、このような検査画像に対応する試料上の
領域が検査領域である。抽出した画像部分の座標をＰＩ
１、ＰＩ２、ＰＩ３、ＰＩ４として登録する。更に、Ｐ
Ｏ１、ＰＯ２等とＰＩ１、ＰＩ２等とを相対比較するこ
とによって、それぞれの部分のずれ量を算出することが
できる。なお、図中のＰＯ１、ＰＯ２等の座標位置は、
各パターンの特徴によって一義的に決定される座標であ
れば、例えば中央位置でも左上隅でもどこであってもよ
い。また、図８（ａ）中のＢｘ、Ｂｙは接続境界部を示
す。なお、図８（ａ）に示した領域Ｐの内の描画パター
ンは、領域Ｐの範囲内に完全に収まっているが、図１０
に示すような場合には、領域Ｐが連続した描画パターン
の一部を切り取るように指定・登録してもよい。

【００４３】ずれ量算出の考え方は次の通りである。先
ず、最初に検査画像のＰＩ１は基準画像のＰＯ１の位置
と一致していると仮定する。このような仮定を基にすれ
ば、検査画像のＰＩ１に対するＰＩ２のずれは、（ＰＩ２−ＰＩ１）−（ＰＯ２−ＰＯ１）＝（ＰＩ２−
ＰＯ２）となる。ここで、（ＰＩ２−ＰＩ１）はＰＩ１から見た
ＰＩ２の位置ベクトルであり、（ＰＯ２−ＰＯ１）はＰ
Ｏ１から見たＰＯ２の位置ベクトルであり、（ＰＩ２−
ＰＯ２）はＰＯ２を基準にしたときのＰＩ２のずれベク
トルである。従ってこのことから、ＰＩ２を含む描画領
域は、ＰＩ１を含む描画領域から見て（ＰＩ２−ＰＯ
２）だけずれていることが分かる。

【００４４】このような関係は、図８（ａ）と（ｂ）の
例では、ＰＩ１を含む描画領域から見たＰＩ３を含む描
画領域のずれ（ＰＩ３−ＰＯ３）、ＰＩ１を含む描画領
域から見たＰＩ４を含む描画領域のずれ（ＰＩ４−ＰＯ
４）等を求めることができる。もちろん、最初の仮定を
どのようにとるかによって算出されるずれ量の値は異な
ってしまうから、例えば、左右の領域間のずれは右の領
域からみた左の領域のずれ、上下の領域間のずれは上の
領域からみた下の領域のずれのように統一して求めるよ
うにすればよい。

【００４５】このように統一すれば、例えば、ＰＩ２を
含む描画領域からみたＰＩ４を含む描画領域のずれは、
ＰＩ２を含む描画領域とＰＯ２を含む描画領域の位置と
一致していると仮定して、（ＰＩ４−ＰＩ２）−（ＰＯ４−ＰＯ２）＝（ＰＩ４−
ＰＯ４）となる。

【００４６】このようにして、隣接した２つの描画領域
間の相対的なずれが求まる。なお、この場合、これら２
つの描画領域は必ずしも互いに直接接している必要はな
く、電子ビーム走査の同一視野内にあればよい。この考
え方は直接接していないパターン同士のずれを考える場
合に重要である。図９に示すようなコンタクトホールＣ
１を含む描画領域と、Ｃ２を含む描画領域の間に別な描
画領域が挟まっている場合のＣ１とＣ２とのずれの検査
等がその例である。

【００４７】ただし、このようにＣ１を含む描画領域と
Ｃ２を含む描画領域との間に別な描画領域が挟まってい
る場合には、検査のための視野（走査領域）の設定には
若干の注意が必要である。即ち、通常、検査のための視
野（走査領域）は、つなぎめのどこかの位置が中心にく
るように、設定されるはずである。従って、図９の左側
のつなぎめＢｘのどこかの位置が中心にくるように設定
すると、図９の右側にあるＣ２が検査のための視野（走
査領域）内に入らなくなる恐れがある。この様な場合、
走査の倍率を下げて検査のための視野（走査領域）を広
げるか、好ましくは検査のための視野（走査領域）の中
心座標を図９のＣ１の位置とＣ２の位置と中間の位置に
なるように設定するとよい。

【００４８】更に、このような「標的画像」は同一基準
視野内において１個あるいは１種類のパターンであると
は限らない。同一基準視野内において異なる形状のパタ
ーンを複数個それぞれを「標的画像」としてもよい。す
なわち、同一基準視野内において、ある形状Ａのパター
ンの領域を第１の「標的画像」とし、これと異なる形状
Ｂのパターンの領域を第２の「標的画像」とし、以下同
様に更に異なる形状Ｃのパターンの領域を第３の「標的
画像」とし、各「標的画像」の座標を検出し、互いの相
対的位置の値を求めることができる（図１１参照）。

【００４９】また、基準視野の画像から直接求めたＰＯ
１、ＰＯ２…あるいは（ＰＯ２−ＰＯ１）、（ＰＯ４−
ＰＯ２）等の数値データは、ＣＡＤデータまたはパター
ンデータから作成したもの（数値データ）を用いてもよ
い。このようにすれば、基準視野内のつなぎめにずれが
あったとしても、比較に用いる数値データはずれの無い
設計値を用いることができる利点がある。更に、このよ
うな数値データを基準視野の画像（基準画像）あるいは
「標的画像」（標的パターンの画像）の属性データとし
て取り扱うとよい。

【００５０】また、更に、上記では基準視野は同一の視
野内に全ての「標的パターン」を含むことを前提とした
が、必ずしも基準視野は同一の視野内に全ての「標的パ
ターン」を含まなくともよい。即ち、別々に取得した画
像から第１、第２等の複数の「標的画像」を抽出すると
共に、ＣＡＤデータ等から求められたこれらの相対間隔
（（ＰＯ２−ＰＯ１）、（ＰＯ４−ＰＯ２）等）を属性
データに持つことでもよい。更に、属性データを持つ代
わりに複数の「標的画像」を合成して１つの基準画像を
作ることでもよい。

【００５１】このようにした後、検査すべき領域から得
た検査画像に対して先に述べたようにＰＩ１、ＰＩ２…
あるいは（ＰＩ２−ＰＩ１）、（ＰＩ４−ＰＩ２）等を
求めて、相対比較してずれを求める。

【００５２】もし、チップには１個しか存在しないパタ
ーンが接続部を含んでいる場合には、次のようにすると
よい。検査画像上でこのパターンの接続部を含まない部
分をパターンの一部として画像処理で切り出し、切り出
した各部分の間の位置関係はＣＡＤデータの数値を用い
て画像を合成して（このような機能をレタッチ（retouc
h）機能と呼ぶことにする）、接続ずれのない画像を人
工的に作り出し、この画像を「標的画像」とすることが
できる。

【００５３】この接続ずれのない画像を作るにあたって
は、この検査箇所の座標に対応したＣＡＤ図形を調べる
ことによってその箇所の設計上のパターンを知ることが
できるので、接続ずれのない合成画像を容易に作ること
ができる。

【００５４】また、取得した接続部を含む画像データを
パーソナルコンピュータに転送し、このコンピュータ上
に画像を表示し、画像の輪郭をなぞって接続部を人工的
に正しい形状に補正した画像を作成したり、或いは白黒
の２値画像やフィルタリング処理したグレーレベル画像
を作成し、これを「標的画像」あるいは基準画像として
図４のシステムに転送することができる。

【００５５】ＣＡＤ図形を「標的画像」あるいは基準画
像として用いる場合には、ＣＡＤのパターン図形を専用
のコンピュータにダウンロードして、ＣＡＤモニター上
で図形を観察し、仮想的な接続部をまたぐ両側のパター
ンを含むような領域を特定し、この領域の図形を「標的
画像」あるいは基準画像として図４の検査システムにダ
ウンロードすることも可能である。なお、ここでいうＣ
ＡＤ図形とは、実際は描画のためのパターンデータと呼
ばれるものに構成し直した場合のものを含む。

【００５６】以上、基準画像の取得の方法、基準画像と
検査画像との比較と接続部のずれの測定の方法、測定結
果の表示の方法等について述べた。ここであらためて、
基準画像の取得の方法、基準画像と検査画像との比較と
接続部のずれの測定について、まとめて記載する。

【００５７】基本的な考え方は次の如くであった。まず
接続部のずれの無い特別な基準チップを作り、この基準
チップを用いて基準画像を取得して（図１２（ａ）参
照）、接続部の有る検査対象領域（図１２（ｂ）参照）
のパターンと比較して接続部のずれの量を計測する。そ
して、例えばウェハ全面に渡るそのような多数の測定値
を用いて、ウェハ全面におけるずれの量の分布図として
表示する。

【００５８】基準画像の取得の第１の方法は、上記の基
本的考え方に基づくものであって、接続部のずれの無い
特別な基準チップを作り、この基準チップを用いて基準
画像を取得する方法である（図１２（ａ）参照）。しか
しながら、接続部のずれの無い特別な基準チップを作る
のが困難であるという実際上の問題がある。そこで、以
下のような方法が考え出された。

【００５９】基準画像の取得の第２の方法は、検査対象
領域のパターンと同じパターンで接続部を持たないパタ
ーンを、ＣＡＤデータ等を検討することによって探し出
して、この接続部を持たないパターンを含む視野の画像
を基準画像として取得する方法である。

【００６０】基準画像の取得の第３の方法は、基準画像
取得のための視野内のパターンが接続部を持ったパター
ンであっても、接続部を挟んだパターン間の位置関係は
ＣＡＤデータ等を用いることによって、正しい位置関係
を示す基準画像として用いることができる。この方法に
よれば、異なる視野から取得した複数の基準パターンを
ＣＡＤデータを用いて位置関係を定めて基準画像として
用いることもできる。

【００６１】基準画像の取得の第４の方法は、接続部に
ずれが有るかもしれない視野の画像をそのまま基準画像
（図１２（ｃ）参照）として取得する方法であって、後
述の相対的なずれ量の測定に用いられる。

【００６２】次に接続部のずれの測定の方法についてま
とめる。基準画像と検査画像との比較と接続部のずれの
測定の第１の方法は、接続部のずれの無い基準画像（図
１２（ａ））と検査画像（図１２（ｂ））とを比較して
接続部のずれ量を測定する方法である。

【００６３】基準画像と検査画像との比較と接続部のず
れの測定の第２の方法は、接続部にずれが有るかもしれ
ない基準画像（図１２（ｃ））と検査画像（図１２
（ｂ））とを比較して接続部の相対的なずれ量を測定す
る方法である。

【００６４】このような相対的なずれ量の測定方法が有
用である理由は、測定結果に関して、個々のパターンの
接続部のずれを問題にするというよりは、描画された全
体（ウェハ全体やチップ全体など）における接続部のず
れ量の分布状態を知ろうとする目的の場合があるからで
ある。例えば、あるひとつの基準画像を用いてウェハ全
体にわたって基準画像が含むパターンと同じパターンに
ついてずれを測定すれば、仮に基準画像内にずれがあっ
ても、ウェハの各部分間のずれの違いは十分に把握でき
る。

【００６５】以上本発明の実施の態様を説明したが、本
発明はこの実施の態様に限定されず他の変形も可能であ
る。例えば、検査箇所の全ての画像を取り込んだ後、接
続ずれを検出・測定するようにしたが、各検査箇所の画
像を取得するごとに、接続ずれを検出・測定するように
構成してもよい。

【００６６】更に、ウェハの特定のチップに対して、接
続部がない基準パターンを作り込む場合、同じ品種のウ
ェハに対しては、必ずしも全てのウェハに特定のチップ
を作る必要はない。

【００６７】更にまた、検査対象は、直接電子ビーム描
画装置で描画されたウェハだけではなく、電子ビーム描
画装置あるいはレーザ描画装置あるいは光と電子のミッ
クスアンドマッチ（mix and match）方式で作成された
ＬＳＩパターン露光用マスクの検査・測定も同様に行う
ことができる。また、光や電子ビームやＵＶ、ＥＵＶを
光源としたステッパ露光装置で作成したマスクや光の露
光法でマスタマスクを１／５に縮小投影露光したパター
ンをつなぎ合わせて作ったドータ（daughter）マスクの
検査・測定も同様に行うことができる。

【００６８】露光用マスクとは、厚い石英ガラス上にパ
ターンが描かれたものであり、検査段階は、パターンの
材質がレジストのままである場合や、マスク製作工程が
進んだ段階の場合がある。更には、ガラスではなくシリ
コンウェハを母材とした、ステンシル（stencil）マス
クやＸ線マスクも検査対象とすることができる。

【００６９】更に、付言すれば、上述の実施の形態例で
は、電子ビームを走査したり、形状が可変の電子ビーム
で「描画」する方式で形成されたパターンを主体に記載
している。しかし、本発明の検査法は、光あるいは電子
ビーム・イオンビームやレーザで所定の領域を一度に露
光する一括露光方式で所定の領域を次々と「露光」して
つなぎ合わせたパターンであっても、つなぎ合わせがあ
るパターンであれば、適用できることは明らかである。
そのような意味で、一般には「描画」よりも「露光」の
方が広い意味に取れるが、ここではいずれの用語も共に
両者を含むような広い意味に解釈するものとする。

【００７０】上述の実施の形態例では、荷電粒子ビーム
検査装置として電子ビーム検査装置の場合を例にとって
説明したが、本発明はこれに限るものではなく、他の種
類のビーム検査装置、例えばレーザビームやイオンビー
ム検査装置あるいは光学式検査装置等にも同様に適用す
ることができる。

【００７１】更に、上述の実施の形態例では、画像を走
査方式で取得する方法で説明したが、例えば、電子や光
で投影・拡大した画像をＣＣＤカメラ等を用いて取得す
る方法でも、同様な検査が行えることはいうまでもな
い。

【００７２】また、上述の実施の形態例では、説明の都
合で画像データ等に位置データ等を付随させるように説
明しているが、逆に、位置データ等に画像データ等を付
随させるようにしてもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、検査領域から取得したデータと基準領域から取
得したデータとを比較することによって、検査領域内の
多数の露光領域毎に露光されたパターンの露光領域の境
界における接続精度を高い精度で高速に検査することが
できる。その際、基準領域についてのデータを取得する
ための実試料においては接続部においてずれの有るパタ
ーンであっても、ＣＡＤデータを活用する等によって、
接続部にずれの無いパターンから得たデータと同等に成
し得る。更に、検査領域から取得したデータと基準領域
から取得したデータとの比較を相対的に行うことによっ
て、基準領域についてのデータに接続部においてずれが
有っても、所定の目的を達することができる。

【００７４】

【図面の簡単な説明】

【図１】可変面積型電子ビーム描画装置を示す図であ
る。

【図２】ウェハとウェハ上に形成されるチップやフィー
ルドの関係を概略的に示した図である。

【図３】フィールド境界部におけるパターンのずれを示
す図である。

【図４】本発明に基づく検査方法を実施するための基本
システム構成の一例を示す図である。

【図５】取り込まれた基準画像の一例を示す図である。

【図６】検査画像の一例を示す図である。

【図７】接続精度のずれの表示をベクトル図形で行った
ウェハマップの一例を示す図である。

【図８】繰り返しパターンの場合の画像マッチング処理
を説明するための図である。

【図９】コンタクトホールの位置ずれの測定処理を説明
するための図である。

【図１０】基準画像の指定範囲の他の例を説明するため
の図である。

【図１１】基準画像が異なる形状である例を説明するた
めの図である。

【図１２】接続部を持たない基準画像と、検査画像と、
接続部を持った基準画像との例を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

３１…データメモリー３２…制御処理ユニット３３…電子銃３４…コンデンサレンズ３５…対物レンズ３６…偏向器３７…ウェハ試料３８…移動ステージ３９…偏向器駆動回路４０…ステージ駆動回路４１…２次電子検出器４２…増幅器４３…ＡＤ変換器４４…画像メモリー４５…画像処理ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｂ 11/24 ＦＫＦターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA09 AA12 AA14 AA56 BB02 BB03 BB27 CC19 DD03 DD06 FF04 FF26 FF61 GG01 GG04 MM16 PP22 PP24 QQ24 QQ25 QQ39 SS02 2F067 AA03 AA13 BB02 BB04 BB21 CC17 EE04 EE10 GG06 GG08 HH06 HH13 JJ05 KK04 LL16 RR24 RR30 RR35 5F056 AA04 BA08 BB01 CA30 CC09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被露光材料の所定の露光領域で露光し、
所定の露光領域の露光後、他の露光領域で露光するよう
に、順次各領域を露光して形成した露光パターンに対
し、各露光領域間の接続精度を検査する方法において、異なる露光領域に存在する特定のパターンが少なくとも
２つ含まれるような検査領域から発生した信号を検出
し、検出信号から前記特定のパターンの位置を検出し、前記検査領域に対応する基準領域についてのデータから
求めた該基準領域内の特定パターンの位置と、前記検査
領域の特定パターンの位置とを比較することにより、前
記検査領域の内の露光領域間の接続精度を検査するよう
にしたパターン接続精度検査方法。
【請求項２】前記検査領域又は前記基準領域の内の特
定パターンの位置は、前記領域の内の任意の特定パター
ンに対する他の特定パターンの相対位置を検出するよう
にした請求項１記載のパターン接続精度検査方法。
【請求項３】前記比較は、前記検査領域の内の任意の
特定パターンに対する検査領域の内の他の特定パターン
の相対位置と、これに対応する前記基準領域の内の特定
パターンに対する前記基準領域の内の他の特定パターン
の相対位置との差として求めるようにした請求項１記載
のパターン接続精度検査方法。
【請求項４】前記検査領域の内の特定パターンの何れ
かは検査領域の内の他の特定パターンとは異なるパター
ン形状であり、これと対応するように、前記基準領域の
内の特定パターンの何れかは基準領域の内の他の特定パ
ターンとは異なるパターン形状である請求項１乃至３の
何れかに記載のパターン接続精度検査方法。
【請求項５】前記基準領域についてのデータは、接続
部を有しないように形成された露光パターンから発生し
た信号を検出して画像を得るようにした請求項１乃至４
の何れかに記載のパターン接続精度検査方法。
【請求項６】前記基準領域についてのデータあるいは
特定パターンの位置のデータの少なくとも一つ又は一部
は、ＣＡＤのデータ又はパターンデータから作成するよ
うにした請求項１乃至５の何れかに記載のパターン接続
精度検査方法。
【請求項７】前記検査領域の位置のデータあるいは前
記基準領域の位置のデータには、画像データあるいは画
像データから抽出したデータを付随させるようにした請
求項１乃至６の何れかに記載のパターン接続精度検査方
法。
【請求項８】前記特定パターンの画像データには、位
置のデータあるいは画像データから抽出したデータを付
随させるようにした請求項１乃至６の何れかに記載のパ
ターン接続精度検査方法。
【請求項９】前記検査領域の位置のデータあるいは前
記基準領域の位置のデータには、ＣＡＤのデータ又はパ
ターンデータから抽出又は作成したデータを付随させる
ようにした請求項１乃至６の何れかに記載のパターン接
続精度検査方法。
【請求項１０】前記特定パターンの画像データには、
位置のデータあるいはＣＡＤのデータ又はパターンデー
タから抽出又は作成したデータを付随させるようにした
請求項１乃至６の何れかに記載のパターン接続精度検査
方法。
【請求項１１】前記信号は、集束した電子ビームを走
査しながら前記検査領域又は基準領域に照射することに
よって発生するようにした請求項１乃至１０の何れかに
記載のパターン接続精度検査方法。
【請求項１２】前記信号は、光又は電子ビームを前記
検査領域又は基準領域に照射することによって発生する
ようにし、前記信号の検出は、前記検査領域又は基準領
域からの光又は電子を投影・拡大して画像として検出す
るようにした請求項１乃至１０の何れかに記載のパター
ン接続精度検査方法。