JP4887062B2 - 試料寸法測定方法、及び試料寸法測定装置 - Google Patents
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Description
11により、一次電子と分離されて二次信号検出器13に検出される。二次信号検出器
13で検出された信号は、信号増幅器14で増幅された後、画像メモリ25に転送されて画像表示装置26に試料像として表示される。走査コイル9と同じ位置に対物レンズ用アライナー制御電源31によって制御される2段の偏向コイル(対物レンズ用アライナー)
51が配置されており、試料10上における一次電子線4の位置(観察視野)を二次元的に制御できる。ステージ15は、少なくとも一次電子線と垂直な面内の2方向(X方向,Y方向)に試料10を移動することができる。
SEMの制御に必要なデータに変換するCAD(Computer Aided Design) データ管理部
50を接続しても良い。当該CADデータ管理部50は、入力されたCADデータに基づいて、上記SEMを制御するレシピを作成する機能を備えている。また、制御プロセッサ40から伝達される信号に基づいて、レシピを書き換える機能をも備えている。また、以下に説明する処理を当該CADデータ管理部50内に設けられたプロセッサで行っても良い。更に、制御プロセッサ40に代わってCADデータ管理部50内に設けられたプロセッサによって、走査電子顕微鏡を制御するようにしても良い。
(Optical Proximity Correction:OPC)パターンを付加することがあり、当該部分とラインエッジ間では違った評価が必要になることがある。
202は隣接するラインパターン203の近くに位置しているため、パターンの形成誤差によっては接触の可能性がある。一方、ラインパターン203の部分204も同様であり、他のラインエッジ部とは、寸法精度の重要性が異なる。パターンの中でも特に接触のリスクがある部分については、他の部分に対して厳密(例えば誤差許容量を小さく設定する)に管理することによって、半導体製造プロセスにおいて、歩留まり向上のための施策を早期に講ずることができる。
“★”印を表示させることによって、他の測長結果を識別表示するようにした。このように構成すれば、管理者は許容誤差を越えた部位のみを選択的に評価することができ、評価効率の向上に効果がある。
(S0002)。この設定された画像取得パラメータ、及びSEMの光学条件を元にSEM画像を取得する(S0003)。
232が図面下側にずれているような場合、SEMエッジ232がデザインデータ232に対しずれてしまった要因を特定する必要があるが、デザインデータの大きさに対しSEMエッジの大きさがどの程度変化しているかによって、その重要度が異なる場合がある。例えばSEMエッジの寸法がデザインデータと比較して極めて小さくなっている場合(例えば、Th1<│Dy−(EPEu+EPEl)│)、SEMエッジ寸法とデザインデータの寸法差があまりない状態と比較すると、EPElが仮に同じであったとしても、図23の下側方向へのパターンのシフト量が非常に大きなものとなる。よって、Th1<│Dy−(EPEu+EPEl)│の場合と、Th1≧│Dy−(EPEu+EPEl)│とで識別して、測長個所を表示するようにすると良い。
(S0007)。デザインデータ上には複数の測長基準位置(図2の例の場合、35点)が設定されており、複数の測長基準位置ごとに、SEMエッジとの間で測長を行う。このようにして得られた複数の測長結果を、予め定められた所定値(閾値)と比較する
(S0007)。この比較の結果、所定値を超えた部位をサンプリング点とし、その測長結果を測長部位の位置情報と共に記憶媒体に記憶する(S0008)。
61に対し、垂直な方向に測長方向を設定している。但し、アウターコーナー66とインナーコーナー65は、コーナーを形成する2本の直線の交点から、当該直線に対し45°の方向に向くように測長方向を設定した。このようにデザインデータベースで測長方向を決定することによって、形成されるSEMエッジに因らず、画一的に測長方向を決定することが可能となる。
(S0005)。
≦Thx (式1)
Y:EPE1y+overlay1〜2y+EPE2y+overlay2〜3y+EPE3y
≦Thy (式2)
以上のような評価を行うことによって、コンタクトホールによって接続される上層のパターンと下層のパターン間の重ね合わせ精度の評価が可能となる。ThxとThyはx方向とy方向のずれの許容値に基づいて決定される閾値であり、所望の半導体性能を発揮するのに必要なオーバーレイの程度によって、決定されるべきものである。
91にSEMエッジ92を重ねた例を示す図である。図12(b)はその拡大図である。本例においては9個のコンタクトホールを含む視野で取得されたSEM画像(1枚)と、デザインデータとの間で、EPE測長を行う例について説明するが、これに限られることはなく、例えば、1つのコンタクトホールを含む画像を、異なるコンタクトホールごとに複数枚取得して、それぞれのデザインデータと比較するようにしても良い。
EPE測長結果に、或る傾向が現れる場合がある。図12の例の場合、周辺部のホールが全体的に中心にシフトして形成されている。例えばステッパの1ショット内でこのような傾向を示す場合、ステッパのレンズに不具合があり、投射倍率に誤差があることが考えられる。また、1ショット内の複数のパターンについて、EPE測長を行うことによって、デザインデータ自体に問題があるのか、露光条件に問題があるのかを判定することができる。
Δx,Δy分ずれて、上層が形成された例について説明する。
Ym=overlay(y)−{(EPE3−ΔY0)+EPE4} (式4)
overlay(x)、及びoverlay(y)は、デザインデータ上において、2つのパターンが重なった部分のx方向、及びy方向の寸法を示すものであり、ΔY0は、デザインデータ上でもともと設定されていた、デザインデータ163とデザインデータ164間のずれの寸法である。
overlay(y))と比較することによって、理想値に対する実際のオーバーレイ領域の評価を行うことができる。
162が1枚のSEM画像上で確認できることを前提に説明したが、下層パターンと上層パターンとの間に、絶縁層などが形成され、上層パターンと下層パターンとの相対関係が、1枚のSEM画像では判断できない場合がある。本例ではこのような場合においても、上層パターンと下層パターン間のオーバーレイ精度を測定するのに好適な例について、図27のフローチャートを用いて説明する。
SEMエッジ162と、下層パターンのデザインデータ166との間でEPE測長を行い、EPEylr,EPEyllを測定する(S0005)。
(S0007)。先に説明した(Δxu,Δyu)は、下層パターンと上層パターンの相対距離と、上層パターンのSEMエッジとデザインデータの相対距離が含まれているため、両者のパターンマッチングを行うことによって、実質的に下層配線と上層配線の重なりを再現した合成像を形成することが可能となる。
EPE測長を行い、EPExul,EPExurを測定する(S0008)。以上の測定値に基づいて、下層配線と上層配線のオーバレイを以下のように計算する(S0009)。
Yo=overlay(y)−{(ΔYl+EPEyll−Yo)+(Δyl+EPEylr)} (式6)
(Xo×Yo)は実際のオーバーレイ面積を示すものであり、これをデザインデータ上のオーバーレイ面積(overlay(x)×overlay(y))と比較することにより、オーバーレイ精度を評価することが可能となる。
172の間のEPE測長を行う。ゲートパターン81の突き出し部分177の長さが判るように、1箇所以上の測長点について、測長が行われる。
12…二次信号、13…二次信号検出器、14…信号増幅器、15…ステージ。
Claims (18)
- 半導体集積回路の検査対象パターンの設計データに基づくパターンエッジと、当該検査対象パターンの画像データを重ね、設計データに基づくパターンエッジと、画像データのパターンエッジ間の距離を測長するパターンの測長方法において、
前記パターンを含む領域の画像を取得し、
前記画像データのパターンエッジと、前記設計データに基づいて得られるエッジに相当する輪郭線との間の複数の異なる位置に、当該画像データのパターンエッジの形状に応じて変化させた測長方向を有する測長個所を設定し、当該複数の測長個所を測長し、
当該複数の測長個所の測長結果を、予め定められた所定領域単位に分類し、
当該分類された測長結果群ごとに、異なる複数の位置の測長結果の統計処理を行い、当該測長結果を評価することを特徴とするパターンの測長方法。 - 請求項1において、
前記分類された測長結果群ごとに、前記測長結果の統計処理を行い、当該統計処理は平均値演算であることを特徴とするパターンの測長方法。 - 請求項1において、
前記分類された測長結果群ごとに、前記測長結果の誤差許容値を決定することを特徴とするパターンの測長方法。 - 半導体集積回路の検査対象パターンの設計データに基づくパターンエッジと、当該検査対象パターンの画像データの比較を行い、設計データに基づくパターンエッジと、画像データのパターンエッジ間の距離を測長するパターンの測長方法において、
前記パターンを含む領域の画像を取得し、
複数の層が積層された半導体集積回路内の1つの層のパターンと、他の層のパターンのそれぞれについて、前記画像データのパターンエッジと、前記設計データに基づいて得られるエッジに相当する輪郭線との間の異なる複数の位置の測長個所を測長し、
当該複数の測長個所の測長結果を、少なくとも前記1つの層のパターンと他の層のパターンが分類されるように分類し、
当該分類された測長結果群ごとに、異なる複数の位置の測長結果の統計処理を行い、当該測長結果を評価することを特徴とするパターンの測長方法。 - 請求項4において、
前記測長結果群ごとに、前記測長結果の統計処理を行い、当該統計処理は平均値演算であることを特徴とするパターンの測長方法。 - 請求項4において、
前記分類された測長結果群ごとに、前記測長結果の誤差許容値を決定することを特徴とするパターンの測長方法。 - 走査電子顕微鏡によって取得された画像から抽出されるパターンのエッジと、当該パターンの設計データに基づいて得られるエッジに相当する輪郭線との間の距離を測定するコンピュータを制御するためのコンピュータープログラムにおいて、以下のシーケンスを実行するようにプログラムされたコンピュータープログラム、
前記パターンを含む領域の画像を取得するステップ、
前記パターンのエッジと、前記輪郭線との間の異なる複数の位置に設定されると共に、当該画像データのパターンエッジの形状に応じて変化させた測長方向を有する測長個所を測長するステップ、及び
前記複数の測長個所の測長結果を、予め定められた所定領域単位に分類し、当該分類領域毎に異なる複数の位置の測長結果の統計処理を行い、分類領域毎の測長結果を算出するステップ。 - 請求項7において、
前記分類は、パターンの屈曲部と、直線部の間で行われることを特徴とするコンピュータープログラム。 - 請求項7において、
前記分類は、近接補正効果パターンが形成される部位と、それ以外の部位との間で行われることを特徴とするコンピュータープログラム。 - 請求項7において、
前記分類は、複数のパターンが重なった領域と、それ以外の領域との間で行われることを特徴とするコンピュータープログラム。 - 請求項10において、
前記分類は、複数のパターンが重なってトランジスタ領域を形成する個所と、それ以外の個所との間で行われることを特徴とするコンピュータープログラム。 - 走査電子顕微鏡によって取得された画像から抽出されるパターンのエッジと、当該パターンの設計データに基づいて得られるエッジに相当する輪郭線との間の距離を測定する演算装置を備えた寸法測定装置において、
前記演算装置は、前記パターンを含む領域の画像を取得し、前記画像データのパターンエッジと、前記設計データに基づいて得られるエッジに相当する輪郭線との間の複数の異なる位置に、当該画像データのパターンエッジの形状に応じて変化させた測長方向を有する測長個所を設定し、当該複数の測長個所を測長し、当該複数の測長個所の測長結果を、予め定められた所定領域単位に分類し、当該分類された測長結果群ごとに、異なる複数の位置の測長結果の統計処理を行うことを特徴とする寸法測定装置。 - 請求項12において、
前記演算装置は、前記パターンの屈曲部と、直線部の間で前記分類を実施することを特徴とする寸法測定装置。 - 請求項12において、
前記演算装置は、近接補正効果パターンが形成される部位と、それ以外の部位との間で前記分類を実施することを特徴とする寸法測定装置。 - 請求項12において、
前記演算装置は、複数のパターンが重なった領域と、それ以外の領域との間で前記分類を実施することを特徴とする寸法測定装置。 - 請求項15において、
前記分類は、複数のパターンが重なってトランジスタ領域を形成する個所と、それ以外の個所との間で行われることを特徴とする寸法測定装置。 - 請求項12において、
前記演算装置は、前記設計データから得られる半導体素子の情報に基づいて、前記分類を実施することを特徴とする寸法測定装置。 - 請求項12において、
前記統計処理は平均値演算であることを特徴とする寸法測定装置。
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