JP2013247104A - パターン評価装置およびパターン評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】評価パターンを撮像して得た複数の画像に含まれる、隣接する第一の画像と第二の画像との間の距離の許容値である距離許容値を指定する距離許容値指定ステップと、少なくとも評価パターンの一部を含み、かつ、隣接する画像同士が距離許容値指定ステップにて指定した距離許容値よりも小さくなるような撮像領域を決定する撮像領域決定ステップと、撮像領域決定ステップにて決定した撮像領域にて評価パターンを撮像し、複数の画像を取得する撮像ステップと、を備える回路パターン評価方法である。
【選択図】図1
Description
1. 画像撮像装置
1.1 SEM構成要素
本発明における検査システムの一例を図2に示す。図2は検査を行う試料を撮像する走査荷電粒子顕微鏡の例としてSEMを用いた実施例であり,試料の二次電子像(Secondary Electron:SE像)あるいは反射電子像(Backscattered Electron:BSE像)を取得するSEMの構成概要のブロック図を示す。また,SE像とBSE像を総称してSEM画像と呼ぶ。また,ここで取得される画像は測定対象を垂直方向から電子ビームを照射して得られたトップダウン画像,あるいは任意の傾斜させた方向から電子ビームを照射して得られたチルト像の一部または全てを含む。
前述の処理・制御部215,レシピ生成部222はネットワーク228を介して情報の送受信が可能である。ネットワークにはストレージ227を有するデータベースサーバ226が接続されており,(a)設計データ(マスク用の設計データ(光近接効果補正(Optical Proximity Correction:OPC)なし/あり),ウェーハ転写パターンの設計データ),(b)前記マスク用の設計データからリソシミュレーション等により推定した実パターンのシミュレーション形状,(c)生成した撮像・計測レシピ,(d)撮像した画像(OM像,SEM画像),(e)撮像・検査結果(評価パターンの部位ごとのパターン形状の測長値,パターン輪郭線,パターンを評価する画像特徴量,パターン形状の変形量,パターン形状の正常度あるいは異常度等),(f)撮像・計測レシピの決定ルールの一部または全てを,品種,製造工程,日時,データ取得装置等とリンクさせて保存・共有することが可能である。215,222,226で行われる処理は,任意の組合せで複数台の装置に分割,あるいは統合して処理させることが可能である。
1.2 撮像レシピ
撮像レシピとは,SEMの撮像シーケンスを指定するファイルである。すなわち,評価対象として撮像すべき撮像領域(評価ポイント(EP)と呼ぶ)の座標や,前記EPを位置ずれなく,かつ高精細に撮像するための撮像手順を指定する。EPは1ウェーハ上に複数存在する場合もあるし,ウェーハの全面検査であればEPがウェーハを埋め尽くすということになる。図4(a)にEPを撮像するための代表的な撮像シーケンスのフロー図,図4(b)に前記代表的な撮像シーケンスに対応する撮像箇所を示す。以後,図4(a)(b)を対応させながら,撮像シーケンスについて説明する。
ステップ402においてステージシフトにより,予め指定したウェーハ上のアライメントパターンにSEMに取り付けられた光学顕微鏡(図2に図示せず)の視野を移動し,前記ウェーハ上のアライメントパターンを前記光学顕微鏡で観察しOM像を得る。予め用意した前記アライメントパターンにおけるマッチング用データ(テンプレート)と前記OM像をマッチングすることによりウェーハのずれ量を計算する。図4(b)において前記アライメントパターンの撮像範囲を太枠422で示す。
2. 回路パターンの撮像・評価方法
2.1 概要
図1に本発明における撮像方法の概要を示す。本発明はSEMを用いて半導体ウェーハ上に形成された特定の回路パターン(評価パターン)を撮像位置をずらしながら複数回に分けて撮像した画像群を用いて前記評価パターンを評価する方法であって,回路パターンの中から前記評価パターンを決定する評価パターン決定ステップと,前記画像群に含まれる任意の隣接する第一の画像と第二の画像間の距離の許容値(距離許容値)を指定する距離許容値指定ステップと,撮像領域内に少なくとも前記評価パターンの一部を含みかつ隣接する画像同士が前記距離許容値を満たすように前記画像群の撮像領域を決定する撮像領域決定ステップと,前記決定した画像群の撮像領域を撮像して評価パターンの画像群を取得する撮像ステップを含むことを特徴とする。
(条件1)前記隣接する第一の画像と第二の画像の撮像領域が重複する距離許容値
(条件2)前記隣接する第一の画像と第二の画像の撮像領域が重複しない距離許容値
図1(b)は,評価パターン(パターン100から部位120を除いた部分)に対して隣接画像間の距離が(条件1)の距離許容値を満たすようにEPを決定した例である。同図には点線枠103〜111で示される9つのEP(順にEP1〜EP9と呼ぶ)が配置されており,例えばEP1(103)とEP2(104)の中心座標(十字マークで表示)間の距離112に代表される任意の隣接EP間の距離が(条件1)の距離許容値を満たし,隣接EP間に重複領域ができるようにEP座標やEP数が決定されている。(条件1)の場合の距離許容値として,隣接画像間の距離の最小値を設けた場合,前記最小値より隣接画像どうしが近づくことはないので,重複して撮像される評価パターンの長さもある程度に抑えられ,効率的に評価パターンを撮像することができる。また,最大値を設けた場合,少なくとも隣接画像間には重複領域が存在するため,評価パターンの任意の部位はいずれかの撮像画像に含まれる可能性が高く,検査漏れを防ぐことができる。
(モード1)設計データ等を用いて事前に評価パターンの位置や形状を認識して撮影前に撮像シーケンスを決定(オフライン決定モードと呼ぶ)。
(モード2)撮影を繰り返す中で,撮影した画像を基に撮像シーケンスを決定(オンライン決定モードと呼ぶ)。
(モード3)前記オフライン決定モードと前記オンライン決定モードを両方用いる(混合決定モードと呼ぶ)。
2.2 撮像シーケンスのオフライン決定モード(モード1)
2.2.1 評価パターン決定および撮像シーケンス決定
図6にオフライン決定モードの全体処理フローを示す。四角い枠600〜604は処理内容,角が丸い枠605〜612は前記処理に用いられる情報を示す。まず,評価パターンを決定するにはウェーハ上のパターンのレイアウト情報を用いることが有効である。また,評価パターンを含むように撮像領域(EP)を決定するには,前記評価パターンの位置や形状を認識しなければならない。さらに,撮像シーケンスの決定においては,EPや各種調整ポイント(AP,AF,AST,ABCC)の撮像位置,撮像条件,撮像順,各種調整方法等の一部または全てを決定する必要があり,評価パターン周辺のパターン情報も必要である。そのため,評価パターン決定(ステップ600),撮像シーケンス決定(ステップ601)は,少なくとも評価パターンを含む回路パターンの設計データ(605)を基に行うことを特徴とする。前記設計データとしては,マスク用の設計データ(光近接効果補正(Optical Proximity Correction:OPC)なし/あり),ウェーハ転写パターンの設計データ等を用いても良いし,これらは実際のパターン形状との乖離か大きい場合があるため,前記マスク用の設計データからリソシミュレーション等により推定した実パターンのシミュレーション形状を用いてもよい。
2.2.2 撮像レシピ生成および撮像・検査
図6のステップ602では,前述のようにステップ601で決定した撮像シーケンスから撮像レシピを生成し保存することを特徴とする。一旦,撮像レシピを生成すると,同じ回路パターンのウェーハに対しては何度も検査を自動で行うことができる。更に複数台の走査荷電粒子顕微鏡で前記レシピを共有することで,複数のウェーハを並行して検査することができる。更に,類似のウェーハに対しては前記撮像レシピを多少修正することにより,短時間で撮像レシピ(610)を生成することができる。また,ステップ602においては,撮像したEP画像における欠陥検出,パターン形状計測等の評価を行うための画像処理アルゴリズムや処理パラメータを指定する計測レシピを生成し,同様に保存することができる。本明細書では前述のような切り分けで撮像レシピ,計測レシピを説明したが,前記撮像レシピ,計測レシピでの設定項目は一実施例であり,各レシピで指定される各設定項目は,任意の組み合わせで管理することができる。また,前記撮像レシピ,計測レシピを特に区別せず,両者を合わせて一つのレシピとして管理することもできる。
なお,EPの撮像が複数回行われる場合,ステップ603の画像撮像とステップ604の評価パターン検査のタイミングは任意に変更することができる。すなわち,例えばEP1を撮像した後すぐにEP1における評価パターンの検査を行い,その間に次のEP2を撮像するというように撮像と検査を交互に行っても良いし,全EPを撮像した後,全EPにおける評価パターンの検査を行いまとめて行っても良い。
2.2.3 バリエーション1:パターンの分岐,撮像範囲
図8(a)を用いてパターンが分岐していた場合の処理について説明する。同図は分岐したパターンの内,評価する必要のない部位を指定し,前記部位を評価パターンから除外する例である。前記評価する必要のない部位の指定方法の一つとして,例えばマウスカーソル801,802により,評価パターンから除外したいパターン800の部位803,804(黒く塗りつぶされた部位)を指定し,ハッチングされた領域のみを評価パターンとする。あるいは,評価パターンの始点,終点をそれぞれマウスカーソル820,821のように指定して,その間を評価パターンとしてもよい。この場合も同様にハッチングされた領域のみが評価パターンとなる。指定した評価パターンに対し,距離許容値をEP間に少しスペースができるように設定すると,例えば5つのEP(EP1(805)〜EP5(809))が配置される。
2.2.4 バリエーション2:電気的パスの追跡
本発明においては,コンタクトホールの位置を基に電気的繋がりのある複数のパターンを特定し,前記複数のパターンを評価パターンとすることを特徴とする。
例えば,断線等の電気的不良が判明した際の問題箇所の特定においては,単に一つの閉図形として表現される回路パターンのみを評価パターンとして検査するのではなく,前記回路パターンと電気的繋がりのあるパターンも評価パターンに含めて検査することを特徴とする。この際,ウェーハにおける回路パターンの積層レイヤに関して,それぞれ異なるレイヤに存在する二つのパターン間の電気的な連結関係は判定が困難である。そこで,レイヤ間のパターンを繋ぐコンタクトホールの位置を基に前記連結関係を判定する。コンタクトホールの位置は,設計データ,あるいは撮影した画像等から判断することができる。
図9,10のように設計データと始点,終点を入力として,電気的パスおよび評価パターンおよびEP配置を計算機により自動で決定することが可能である。また,SEM画像でのパターンの観察可否についてはユーザが与えることもできるし,SEM画像から自動で判定することもできる。さらに,評価パターンの指定においてマウスカーソル906により始点のみ指定し,電気的パスを追跡させることもできる。その際,例えばコンタクトホール906から下層パターン903上を左右どちらに追跡するのか,あるいは両方追跡するのかは分岐ごとに指定することができる。
2.2.5 バリエーション3:属性情報を考慮したEP決定
本発明においては,評価パターンの各部位における属性情報を考慮して撮像領域(EP)を決定することを特徴とする。前記属性情報とは,パターンの変形しやすさ等,検査の優先度を判断する情報である。すわなち,EPの決定基準としては,先に述べたように評価パターンの位置や形状,EP間の距離,EPの視野,EPの許容撮像ずれ量等に関する制約条件が挙げられるが,これらの基準に加え,EP内の評価パターンについて例えばパターンの変形しやすさ等の属性情報を加味することができる。前記パターンの変形しやすさは,例えばEDA(Electronic Design Automation)ツールに搭載された回路パターン形状のリソシミュレーション等により予測することができる。また,「パターンのコーナは丸まる危険がある」「孤立パターンは細る危険がある」「ラインエンドは後退する危険がある」等,パターン形状変形に関する知識を導入して,パターン形状からパターンの変形しやすさに関する属性情報を算出することもできる。例えば図6中の607で入力した隣接EP間の距離許容値で与えられるEP決定基準は,重複し過ぎて無駄な撮像をしない,撮像箇所に偏りをもたせない等の観点である。一方,ここで述べた評価パターンの変形しやすさ等の属性情報に基づくEP決定基準は,欠陥が発生する可能性が高い場所を優先的に撮像するという観点である。EP決定においては,これらの基準のいずれかを用いてもよいし,両者を用いてもよい。
2.3 撮像シーケンスのオンライン決定モード(モード2)
設計データ等の情報が利用できず,事前に評価パターンの位置や形状を認識できない場合の実施例として,第一の撮像領域を撮像して得られた第一の画像を基に第一の撮像領域外に存在する評価パターンの位置を推定し,前記推定した評価パターンを撮像するように第二の撮像領域を設定することを特徴とする。すなわち,撮影した画像から,前記画像内に含まれる評価パターンを認識し,前記評価パターンが画像外に続いていると判断される場合は,画像外の評価パターンが視野に含まれるように,次の撮像位置を決定し,撮像する。これを繰り返すことによって評価パターンを追跡しながら撮像することができる。また,ここで撮影しながら決定していった撮像シーケンスは記録可能であり,前記撮像シーケンスは撮像レシピとして保存することができる。このような撮像シーケンスの決定モードをオンライン決定モードと呼ぶ。
本モードにおいてもオフライン決定モードと同様に隣接画像(EP)間の距離許容値1205,EPの視野あるいは撮像倍率1206,EPの許容撮像ずれ量1207を入力として,撮像シーケンスを決定することができる(図6においてはそれぞれ607〜609に対応)。以下,前記距離許容値をEP間に少しスペースができるようにEPサイズの1.5倍で与えた場合を例に説明する。オフライン決定モードでは事前に設計データ等から得られるパターンのレイアウト情報から撮像シーケンスを決定し,撮像レシピを準備することができた。オンライン決定モードでは事前にパターンのレイアウト情報を与えられないため,撮像しながら撮像シーケンスを決定していくことになる。ここで決定した撮像シーケンスは,撮像レシピ1208として保存することができる。
まずEPの通し番号mを1として,m=1でのステップ1201において撮像開始点の撮像位置を決定する(m=1のEPをEP1と表記する)。
2.4 撮像シーケンスの混合決定モード(モード3)
前記オフライン決定モードと前記オンライン決定モードを両方用いる実施例について述べる。このような撮像シーケンスの決定モードを混合決定モードと呼ぶ。本モードにおいては,まずオフライン決定モードに従い,設計データ等から得られるパターンのレイアウト情報を用いてオフラインで撮像シーケンスを決定するが,設計データ等は実際のパターン形状と乖離する場合があり,必ずしもオフラインで決定した通りにうまくいかないことがありうる。このような形状乖離に対して正しい撮像シーケンスを決定するため,前記レイアウト情報として設計データからリソシミュレーション等により推定した実パターンのシミュレーション形状を用いても良いが,それでも推定精度が十分でない場合もありうる。そこで,オフラインで決定した撮像シーケンスに従って撮像を行うが,撮像中の画像を基に判断し,必要に応じて撮像シーケンスを変更する。
3. システム構成
本発明におけるシステム構成の実施例を図15を用いて説明する。
4. GUI
本発明における各種情報の入力,撮像レシピ生成・出力の設定あるいは表示,SEM装置の制御を行うGUI例を図16に示す。図16中のウィンドウ1601内に描画された各種情報は一画面中,あるいは分割してディスプレイ等に表示することができる。
本特徴について補足する。回路パターンを効率的に検査するために,単に視野を拡大するのではなく,検査すべき回路パターンを評価パターンとして特定し,少なくとも前記評価パターンの一部を視野に含むように複数回に分けて画像撮像を行う。この際,任意の隣接する第一の画像と第二の画像間の距離許容値を設定することで効率的な撮像を行うことができる。
(a)前記隣接する第一の画像と第二の画像の撮像領域が重複する距離許容値
(b)前記隣接する第一の画像と第二の画像の撮像領域が重複しない距離許容値
前記画像間の距離は,例えば,隣接画像中心間の距離としても良いし,隣接画像端間の距離としても良いし,隣接画像間の重複領域((a)の場合)あるいは隣接画像間のスペース((b)の場合)に含まれる評価パターンの長さとしても良い。隣接画像間の距離の定義はいずれを採用することもできるが,以降の説明では画像中心間の距離で与えた場合について説明する。
(2)と同様,評価パターンの位置や形状を認識するための実施例として,前記低倍画像を用いる。検査漏れを防ぐため,評価パターンの検査に用いる画像には高い画像分解能が要求される。一方,評価パターンの認識に用いるのであれば,ある程度の画像分解能があれば十分である。また,低倍像は一般に視野が広く,評価パターンの認識には都合が良い。また,(2)と同様に前記低倍画像を用いることによって撮像シーケンスを決定すること特徴とする。
すなわち,項目(1)で述べた隣接EP間の距離が指定した距離許容値を満たすというEPの決定基準に加え,EP内の評価パターンについて例えばパターンの変形しやすさを含む属性情報を加味することができる。前記パターンの変形しやすさは,例えばEDA(Electronic Design Automation)ツールに搭載された回路パターン形状のリソシミュレーション等により予測することができる。また,「パターンのコーナは丸まる危険がある」「孤立パターンは細る危険がある」「ラインエンドは後退する危険がある」等,パターン形状変形に関する知識を導入して,パターン形状からパターンの変形しやすさに関する属性情報を算出することもできる。
Claims (20)
- 評価パターンを撮像して得た複数の画像に含まれる、隣接する第一の画像と第二の画像との間の距離の許容値である距離許容値を指定する距離許容値指定ステップと、
少なくとも該評価パターンの一部を含み、かつ、隣接する画像同士が前記距離許容値指定ステップにて指定した距離許容値を満たすような撮像領域を決定する撮像領域決定ステップと、
前記撮像領域決定ステップにて決定した撮像領域にて該評価パターンを撮像し、複数の画像を取得する撮像ステップと、を備える回路パターン評価方法。 - 請求項1記載の回路パターン評価方法であって、
さらに、半導体ウェーハの上に形成された回路パターンから、特定の回路パターンである評価パターンを決定する評価パターン決定ステップを備えることを特徴とする回路パターン評価方法。 - 請求項1に記載の回路パターン評価方法であって、
前記撮像領域決定ステップでは、少なくとも該評価パターンを含む回路パターンの設計データを基に撮像領域を決定することを特徴とする回路パターン評価方法。 - 請求項1に記載の回路パターン評価方法であって、
前記撮像領域決定ステップでは,予め走査荷電粒子顕微鏡または光学顕微鏡を用いて少なくとも該評価パターンを含む領域を、前記撮像ステップにおける撮像倍率よりも低い撮像倍率で撮像した低倍像を取得し、該低倍像を基に該撮像領域を決定することを特徴とする回路パターン評価方法。 - 請求項1に記載の回路パターン評価方法であって、
前記撮像ステップでは、m番目に撮像した画像を基に該m番目に撮像した画像の撮像位置を推定し、該推定した撮像位置を基にn番目(n>m)に撮像する画像の撮像位置へのステージシフト量あるいはイメージシフト量を調整することを特徴とする回路パターン評価方法。 - 請求項1に記載の回路パターン評価方法であって、
前記撮像領域決定ステップでは、該撮像領域を撮像するための撮像シーケンスを決定し、該撮像シーケンスを撮像レシピとして保存することを特徴とする回路パターン評価方法。 - 請求項2に記載の回路パターン評価方法であって、
前記評価パターン決定ステップでは、該半導体ウェーハに形成されたコンタクトホールの位置を基に電気的繋がりのある複数のパターンを特定し、該複数のパターンを評価パターンとすることを特徴とする回路パターン評価方法。 - 請求項1に記載の回路パターン評価方法であって、
前記撮像領域決定ステップでは、該評価パターンの各部位における属性情報を考慮して撮像領域を決定することを特徴とする回路パターン評価方法。 - 請求項8記載の回路パターン評価方法であって、
該属性情報にはパターンの変形しやすさを含むことを特徴とする回路パターン評価方法。 - 請求項1記載の回路パターン評価方法であって、
前記撮像ステップでは、該半導体ウェーハの第一の撮像領域を撮像して得られた第一の画像を基に該第一の撮像領域以外の領域に存在する評価パターンの位置を推定し、
前記撮像領域決定ステップでは、該推定した評価パターンを撮像するように第二の撮像領域を設定することを特徴とする回路パターン評価方法。 - 評価パターンを撮像して得た複数の画像に含まれる、隣接する第一の画像と第二の画像との間の距離の許容値である距離許容値を指定する距離許容値指定部と、
少なくとも該評価パターンの一部を含み、かつ、隣接する画像同士が前記距離許容値指定部にて指定した距離許容値を満たすような撮像領域を決定する撮像領域決定部と、
前記撮像領域決定部にて決定した撮像領域にて該評価パターンを撮像し、複数の画像を取得する撮像部と、を備える回路パターン評価装置。 - 請求項11記載の回路パターン評価装置であって、
さらに、半導体ウェーハの上に形成された回路パターンから、特定の回路パターンである評価パターンを決定する評価パターン決定部を備えることを特徴とする回路パターン評価装置。 - 請求項11に記載の回路パターン評価装置であって、
前記撮像領域決定部では、少なくとも該評価パターンを含む回路パターンの設計データを基に撮像領域を決定することを特徴とする回路パターン評価装置。 - 請求項11に記載の回路パターン評価装置であって、
前記撮像領域決定部では,予め走査荷電粒子顕微鏡または光学顕微鏡を用いて少なくとも該評価パターンを含む領域を、前記撮像部における撮像倍率よりも低い撮像倍率で撮像した低倍像を取得し、該低倍像を基に該撮像領域を決定することを特徴とする回路パターン評価装置。 - 請求項11に記載の回路パターン評価装置であって、
前記撮像部では、m番目に撮像した画像を基に該m番目に撮像した画像の撮像位置を推定し、該推定した撮像位置を基にn番目(n>m)に撮像する画像の撮像位置へのステージシフト量あるいはイメージシフト量を調整することを特徴とする回路パターン評価装置。 - 請求項11に記載の回路パターン評価装置であって、
前記撮像領域決定部では、該撮像領域を撮像するための撮像シーケンスを決定し、該撮像シーケンスを撮像レシピとして保存することを特徴とする回路パターン評価装置。 - 請求項12に記載の回路パターン評価装置であって、
前記評価パターン決定部では、該半導体ウェーハに形成されたコンタクトホールの位置を基に電気的繋がりのある複数のパターンを特定し、該複数のパターンを評価パターンとすることを特徴とする回路パターン評価装置。 - 請求項11に記載の回路パターン評価装置であって、
前記撮像領域決定部では、該評価パターンの各部位における属性情報を考慮して撮像領域を決定することを特徴とする回路パターン評価装置。 - 請求項18記載の回路パターン評価装置であって、
該属性情報にはパターンの変形しやすさを含むことを特徴とする回路パターン評価装置。 - 請求項11記載の回路パターン評価装置であって、
前記撮像部では、該半導体ウェーハの第一の撮像領域を撮像して得られた第一の画像を基に該第一の撮像領域以外の領域に存在する評価パターンの位置を推定し、
前記撮像領域決定部では、該推定した評価パターンを撮像するように第二の撮像領域を設定することを特徴とする回路パターン評価装置。
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