JP5449886B2 - 撮像範囲間の重なり判定方法 - Google Patents
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安定した評価が行えない問題がある。
(a1)点数
(a2)座標
(a3)サイズ・形状
(a4)撮像シーケンス(EPや撮像ポイントの撮像順序、電子ビームの垂直入射座標を含む)
(a5)撮像位置変更方法(ステージシフト、ビームシフト)
(a6)撮像条件(プローブ電流、加速電圧、電子ビームのスキャン方向等)
(a7)撮像シーケンス又はテンプレートの評価値又は優先順位
(b1)評価ポイント情報(EPの座標、サイズ・形状、撮像条件)
(b2)設計パターン情報(EP周辺のCADデータ(レイヤー情報を含む)、マスクデータのパターン抜き残し情報、パターンの線幅情報、撮像するウェーハの品種、工程、パターンや下地の材質情報)
(b3)撮像レシピ自動生成エンジンの処理パラメータ(撮像ポイント(AP、AF、AST、ABC)の探索範囲、撮像ポイントが満たすべき選択要素指標値の必要条件(指標値のしきい値等)、選択要素指標優先順位(指標値間の重み等)、撮像ポイントとして選択してはならない禁止領域、設計パターンと実パターンとの形状乖離推定量、装置条件(ステージシフト範囲、ステージシフト/ビームシフト推定誤差))
(b4)ユーザ要求仕様(各撮像ポイントに対する撮像位置の要求位置決め精度、要求画質(フォーカス調整、スティグマ調整、ブライトネス・コントラスト調整、コンタミネーションに関する要求やEPにおける許容電子ビーム入射角に関する要求を含む)、要求撮像時間)
(b5)履歴情報(過去に成功したまたは失敗した撮像ポイントの情報など)
1つの発明によれば、評価点の数が多くても、重なり判定を短時間に実行することができる。
(1−1)構成要素
図1に、SEM装置の概要構成を示す。なお、本発明の実施の形態に係るSEM装置は、試料の二次電子像(Secondary Electron:SE像)又は反射電子像(Backscattered Electron:BSE像)を取得する。なお、この明細書においては、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観察したトップダウン画像又は任意の傾斜角方向から観察したチルト画像の一部又は全てを含む。
図2を使用し、半導体ウェーハ101上における一次電子線104の照射位置の走査と、照射位置から放出される電子の信号量とによって撮像範囲を画像化できることを説明する。図2(a)は、半導体ウェーハ207に一次電子線201〜206を照射している状態を説明する図である。201〜203はx方向に走査される一次電子線であり、204〜206はy方向に走査される一次電子線である。図2(b)は、一次電子線の照射により半導体ウェーハ207から放出された電子を検出した画像の各画素の状態を示す図である。走査方向は、一次電子線の偏向方向を変更することにより変化させることができる。図2(a)では、x方向に走査された一次電子線201〜203が照射された半導体ウェーハ上の場所をそれぞれG1〜G3で示している。同様に、y方向に走査された一次電子線204〜206が照射された半導体ウェーハ上の場所をそれぞれG4〜G6で示している。G1〜G6において放出された電子の信号量は、それぞれ図2(b)内に示した画像209における画素H1〜H6の明度値になる。なお、符号Gの添え字1〜6と符号Hの添え字1〜6は互いに対応する。また、図2(b)には、画像上におけるx方向とy方向
を示す座標系208も示している。
図3(a)に、任意の評価ポイントEPを観察するために使用される代表的な撮像シーケンスを示す。なお、撮像シーケンスにおける撮像ポイント、撮像順序、撮像条件等は、撮像レシピにより指定する。
(1)EPからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンである。EPにおけるコンタミネーションの発生を抑えるため、APの撮像範囲とEPの撮像範囲は重ならない。
(2)APの撮像倍率は、ステージの位置決め精度を加味してEPの撮像倍率よりも低い。
(3)パターン形状又は明度パターンが特徴的であり、登録テンプレートと実撮像テンプレートとのマッチングが容易である。
像テンプレートとして登録しておき、実際の撮像時に得たAPのSEM画像をSEM画像テンプレートとして再登録する等のバリエーションも考えられる。
(1)AP、EPからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンである。AFの撮像範囲とEPの撮像範囲は重ならない。
(2)AFの撮像倍率はEPの撮像倍率と同程度である。ただし、これはEP用のAFの場合であり、AP用のAFの場合はAPの撮像倍率と同程度の撮像倍率でAFを撮像する。後述するAST、ABCに関しても同様である。
(3)オートフォーカスをかけやすいパターン形状をもつ。フォーカスずれに起因する像のボケの検出を容易にするためである。
(1)AP、EPからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンである。ASTの撮像範囲とEPの撮像範囲は重ならない。
(2)ASTの撮像倍率は、EPの撮像倍率と同程度である。
(3)非点収差補正をかけ易いパターン形状をもつ。非点収差に起因する像のぼけの検出を容易にするためである。
(1)AP、EPからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつ、ABCの撮像範囲とEPの撮像範囲は含まれない。
(2)ABCの撮像倍率はEPの撮像倍率と同程度である。
(3)ABCにおいて調整したパラメータを用いて評価ポイントEPを撮像した際に得られる画像のブライトネスやコントラストが良好であるように、ABCは評価ポイントEPにおけるパターンに類似したパターンである。
(3−1)重なり検出に要求される条件
以下では、前述した撮像ポイント(EP、AP、AF、AST、ABC)における撮像範囲(FOV)の重なりを検出する方法について説明する。なお、この検出は、従来装置では行われていない機能である。本発明の実施の形態では、撮像レシピを実行する前に、撮像ポイント(EP、AP、AF、AST、ABC)における撮像範囲(FOV)の重なり判定を実行し、評価ポイントEPに対応する撮像範囲と他の撮像ポイントについての撮像範囲との間に重なりがある場合にはこれを警告する。これにより、例えば測長時の再現性の低下を防ぎ、CD−SEM装置間の機差を低く抑えることが可能となる。
以下では、図4〜図6を用い、撮像範囲の重なり判定処理の基本的手順を説明する。
(3.2.1)重なりの粗判定条件
図4(a)は、お互いに重ならない2つの撮像範囲とそれぞれの頂角を通る円(すなわち、撮像範囲の外接円)との位置関係を示す。符号401と403は、それぞれ撮像範囲を示す。符号402と404は、それぞれの撮像範囲の外接円を示す。符号405は、撮像範囲403におけるビームの走査方向を示す。符号406は、2つの撮像範囲の中心間の距離を示す。撮像範囲は、撮像時の倍率を得ることにより算出することができる。撮像範囲の外接円は、撮像範囲となる四角形の対角線を直径とし、2つの対角線の交点を中心とする円となる。図4(a)に示すように、撮像範囲がお互いに重ならない場合、双方の外接円の半径の総和と、撮像範囲の中心間の距離は、必ず以下の式を満足する。
外接円半径の総和≦撮像中心間距離 …(条件1)
る。
ここでは、図5(a)〜(c)及び図6(a)〜(b)を使用して、2つの撮像範囲が互いに重なる可能性がある場合において、重なりの有無を判定するための処理手順の詳細を示す。
三角形の面積の総和=比較対象とする撮像範囲の面積 …(条件2)
は十分条件ではない。
(1)2つの撮像範囲のうち一方の撮像範囲を構成する4つの頂角のそれぞれについて他方の撮像範囲に内在するか否か(すなわち、条件2を満足するか否か)を判定する。他方の撮像範囲に内在する頂角が見つかれば、一方の撮像範囲と他方の撮像範囲は重複していると判定する。
(2)全ての頂角について条件2を満足しない場合、一方の撮像範囲と他方の撮像範囲の対角線の間に交点が存在するか否かを判定する。交点が見つかれば一方の撮像範囲と他方の撮像範囲は重複していると判定し、交点が見つからなければ一方の撮像範囲と他方の撮像範囲は重複していないと判定する。
(4−1)入出力情報
図7に、発明の実施の形態における評価ポイントEPにおける撮像範囲(FOV)の重なり判定に伴って入出力される情報を示す。なお、図中に示す撮像範囲重なり判定エンジン701は、処理・制御部115で実行されるプログラムの一つの機能として提供される。図中、情報702〜721は、撮像範囲重なり判定エンジン701に対する入力情報である。他方、情報723〜727は、撮像範囲重なり判定エンジン701から出力される出力情報を示している。従って、撮像範囲重なり判定エンジン701は、情報702〜721を入力して信号処理を実行し、情報723〜728を出力する。
前述したように、撮像レシピ情報702には、撮像ポイント情報703、撮像条件情報710、撮像シーケンス情報712、チップ配列情報716、ユーザ要求仕様719が含まれる。撮像ポイント情報703は、EP[p]のID704、EP[p]の撮像情報705、AP[p]の撮像情報706、AF[p]の撮像情報707、AST[p]の撮像情報708、ABC[p]の撮像情報709から構成される。ここで、配列番号pは、撮像レシピに登録された評価ポイントのIDを示している(pは1以上)。撮像条件情報710は、EP[p]の撮像パラメータ711から構成される。撮像シーケンス情報712は、撮像ポイント、すなわちMP[q]のシーケンスID713、MP[q]のチップ番号714、MP[q]のチップ内座標715から構成される。ここで、配列番号qは、撮像レシピに登録された撮像シーケンスのIDを示している(qは1以上)。チップ配列情報716は、チップ配列数717、チップのサイズとピッチ718から構成される。ユーザ要求仕様719は、倍率閾値720、撮像範囲尤度721から構成される。これは、重なり判定対象とする撮像範囲(FOV)の撮像時の倍率を指定する情報である。撮像範囲重なり判定エンジン701は、この閾値以上の倍率で撮像する撮像範囲(FOV)を重なり判定の対象とする。また、撮像範囲尤度721は、ステージの停止精度及びビームの偏向精度を考慮した撮像範囲(FOV)の位置ずれを考慮した寸法である。撮像範囲重なり判定エンジン701は、入力情報である撮像レシピ情報702より算出した全ての撮像ポイントEP、AP、AF、AST、ABCの撮像範囲(FOV)に撮像範囲尤度721を加算し、重なり判定に使用する撮像範囲(FOV)を算出する。
一方、撮像範囲重なり情報723は、EP[p]のシーケンスID724、EP[p]の座標725、EP[p]の撮像範囲情報726、EP[p]の重なり情報727により構成される。
は1以上)。EP[p]の座標725は、撮像ポイントとしてのEPの撮像範囲(FOV)の中心座標を示し、EP[p]の撮像範囲情報726は、撮像範囲(FOV)を構成する4つの頂角の座標を示す。EP[p]の重なり情報727は、撮像範囲の重なりが検出されたEPとの間で撮像範囲の重なりが発生する他の撮像範囲(FOV)を特定するシーケンスID、座標、撮像範囲情報等を含み、ユーザが撮像レシピを修正するうえで必要な情報である。
(4.2.1)判定シーケンスの概要
図8に、撮像範囲重なり判定エンジン801による撮像範囲の重なり判定時に実行される処理手順例を示す。なお、図8における入力情報812(813〜831)は図7における入力情報712(703〜721)に対応し、図8における出力情報833(834〜837)は図7における出力情報723(724〜727)に対応する。
次に、撮像範囲重なり判定エンジン801で実行されるステップ802〜807の詳細を説明する。
ステップ802において、撮像範囲重なり判定エンジン801は、撮像範囲の重なり判定に必要な情報の収集と算出を行う。ステップ803において、撮像範囲重なり判定エンジン801は、撮像ポイント情報813、撮像条件情報820、撮像シーケンス情報822を収集する。この後、撮像範囲重なり判定エンジン801は、EP及びそれに付随するAP、AF、AST、ABCに対応する撮像範囲を算出し、それぞれの撮像範囲に外接する円の半径を求める。ステップ804において、撮像範囲重なり判定エンジン801は、EPに付随するAP、AF、AST、ABCの各撮像範囲の外接円に対して、EPの撮像
範囲(FOV)の中心を基準とした内接円及び外接円の半径を求める。更に、撮像範囲重なり判定エンジン801は、算出された半径に基づいて、撮像範囲がチップ外にはみ出すか否かを判定し、はみ出す場合はそのはみ出し方向を求める。
次に、同一チップ内にあるEP同士の撮像範囲の重なり判定を実行する。図10(a)及び図11(a)を用い、ステップ918(図9)で実行される処理動作の詳細を説明する。
次に、ステップ919(図9)において実行される処理動作の詳細を説明する。撮像範囲重なり判定エンジン801は、撮像シーケンス情報822におけるMP[q]チップ番号824を参照し、同一チップ内に存在する他のEPとの間で撮像範囲の相互の重なりを判定する。ステップ919の詳細を、図11(b)及び図12を用いて説明する。図11(b)は、ステップ919で実行される処理動作の詳細手順を示している。一方、図12は、一方のEP1201と、他方のEP1214及びこれに付随するAP1216、AST1218、AF1220、ABC1222の一例を示している。
以上説明した2つの処理ステップにより、同一チップ内における各EPと付随する撮像ポイント間の撮像範囲の重なり、同一チップ内にある2つのEP間の撮像範囲の重なり、同一チップ内にある個々のEPと他のEPに付随する撮像ポイントについての撮像範囲の
重なりを検出することができる。
チップ左下端間の距離≦基準円の半径 …(条件3)
前述した発明の実施の形態の場合には、SEM装置に重なり判定機能を搭載する場合について説明したが、いわゆるSEM装置やCD−SEM装置だけでなく、前述した重なり判定機能を搭載する撮像レシピ作成装置、撮像レシピ編集装置、CAD装置、設計データ表示装置、画像演算装置にも応用することができる。
Claims (8)
- 荷電粒子線装置における撮像範囲間の重なりの有無を、コンピュータによる演算処理を通じて判定する方法であって、
各撮像範囲を構成する四角形の4つの頂角を求める処理と、
評価点に対応する撮像範囲を構成する四角形の4つの頂角のうち隣り合う関係にある4組の2つの頂角と、他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する四角形を構成する4つの頂角のうちの1つの頂角とによって形成される4つの三角形の面積の総和を計算する処理と、
前記三角形の面積の総和と、前記評価点に対応する撮像範囲の面積とを比較する処理と、
前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する4つの頂角のうち、前記三角形の面積の総和と前記評価点に対応する撮像範囲の面積が一致する判定結果が得られる頂角が1つでも存在する場合、評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲が重なると判定する処理と、
前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する四角形の4つ全ての頂角について、前記三角形の面積の総和と前記評価点に対応する撮像範囲の面積が一致する判定結果が得られない場合、評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲が重ならない可能性があると判定する処理と
を有する撮像範囲間の重なり判定方法。 - 前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する四角形の4つ全ての頂角について、前記三角形の面積の総和と前記評価点に対応する撮像範囲の面積が一致する判定結果が得られなかった場合、
前記評価点に対応する撮像範囲の対角線が、前記他の1つの撮像撮像範囲の対角線のいずれかと交差するか否かを判定する処理を更に実行し、
対角線の交差が1つでも検出された場合、前記評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲が重なると判定し、対角線の交差が検出されなかった場合、前記評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲が重ならないと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像範囲間の重なり判定方法。 - 評価点又は当該評価点に付随する撮像ポイントに対応する撮像範囲のいずれかが隣接する他のチップにはみ出るか否かを判定し、はみ出ると判定された場合には、はみ出る方向のチップ上に存在する他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲との間で撮像範囲同士が重なるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像範囲間の重なり判定方法。 - 評価点又は当該評価点に付随する撮像ポイントに対応する撮像範囲のいずれかが隣接する他のチップにはみ出る可能性のある場合、前記評価点を含むチップを構成する四角形の4つの頂角のうち原点に設定された1つの頂角から隣接する他のチップの各原点までの距離を算出する処理と、
算出された前記距離がチップの対角線長と同じ又はより小さくなる位置のチップを、撮像範囲の重なり判定の対象として選択する処理と、
算出された前記距離がチップの対角線長より大きくなる位置のチップを、撮像範囲の重なり判定の対象から除外する処理と
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像範囲間の重なり判定方法。 - 荷電粒子線装置における撮像範囲間の重なりの有無を、コンピュータによる演算処理を通じて判定する方法であって、
評価点に対応する撮像ポイントの撮像範囲に外接する第1の外接円を求める処理と、
前記評価点に付随する1つ又は複数の撮像ポイントに対応する撮像範囲に外接する第2の外接円をそれぞれ求める処理と、
前記評価点を中心として、前記第2の外接円のそれぞれに外接する第3の外接円を、前記1つ又は複数の撮像ポイントについてそれぞれ求める処理と、
前記第3の外接円のうち半径が最も小さい外接円を特定する処理と、
特定された外接円の半径が前記第1の外接円の半径より大きい場合、前記評価点の撮像範囲と当該評価点に付随する1つ又は複数の撮像ポイントに対応する撮像範囲とは重ならないと判定する処理と、
特定された外接円の半径が前記第1の外接円の半径と同じか小さい場合、前記評価点の撮像範囲と当該評価点に付随する1つ又は複数の撮像ポイントに対応する撮像範囲とが重なる可能性があると判定して、詳細な重なり判定処理を実行する処理と
を有する撮像範囲間の重なり判定方法。 - 前記詳細な重なり判定処理は、
各撮像範囲を構成する四角形の4つの頂角を求める処理と、
評価点に対応する撮像範囲を構成する四角形の4つの頂角のうち隣り合う関係にある4組の2つの頂角と、他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する4つの頂角のうちの1つの頂角とによって形成される4つの三角形の面積の総和を計算する処理と、
前記三角形の面積の総和と、前記評価点に対応する撮像範囲の面積とを比較する処理と、
前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する4つの頂角のうち、前記三角形の面積の総和と前記評価点に対応する撮像範囲の面積が一致する判定結果が得られる頂角が1つでも存在する場合、評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの撮像ポイントの撮像範囲とが重なると判定する処理と、
前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する四角形の4つ全ての頂角について、前記三角形の面積の総和と前記評価点に対応する撮像範囲の面積が一致する判定結果が得られない場合、評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲が重ならない可能性があると判定する処理と
を有することを特徴とする請求項5に記載の撮像範囲間の重なり判定方法。 - 荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置における撮像範囲間の重なりの有無を、コンピュータによる演算処理を通じて判定する方法であって、
評価点に付随する1つ又は複数の撮像ポイントに対応する撮像範囲に外接する第1の外接円をそれぞれ求める処理と、
前記評価点を中心とする、前記第1の外接円のそれぞれと内接する第1の内接円を、前記1つ又は複数の撮像ポイントについてそれぞれ求める処理と、
前記第1の内接円のうち半径が最大となる内接円の半径と、他の1つの評価点に対応する撮像範囲に外接する第2の外接円の半径との和を算出する処理と、
前記評価点と前記他の1つの評価点との間の距離を算出する処理と、
前記半径の和が前記距離と同じか小さい場合、評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの評価点に対応する撮像範囲とは重ならないと判定する処理と、
前記半径の和が前記距離より大きい場合、評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの評価点に対応する撮像範囲とが重なる可能性があると判定して、詳細な重なり判定処理を実行する処理と
を有する撮像範囲間の重なり判定方法。 - 前記詳細な重なり判定処理は、
各撮像範囲を構成する四角形の4つの頂角を求める処理と、
評価点に対応する撮像範囲を構成する四角形の4つの頂角のうち隣り合う関係にある4組の2つの頂角と、他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する4つの頂角のうちの1つの頂角とによって形成される4つの三角形の面積の総和を計算する処理と、
前記三角形の面積の総和と、前記評価点に対応する撮像範囲の面積とを比較する処理と、
前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する4つの頂角のうち、前記三角形の面積の総和と前記評価点に対応する撮像範囲の面積が一致する判定結果が得られる頂角が1つでも存在する場合、評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲が重なると判定する処理と、
前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲を構成する四角形の4つ全ての頂角について、前記三角形の面積の総和と前記評価点に対応する撮像範囲の面積が一致する判定結果が得られない場合、評価点に対応する撮像範囲と前記他の1つの撮像ポイントに対応する撮像範囲が重ならない可能性があると判定する処理と
を有することを特徴とする請求項7に記載の撮像範囲間の重なり判定方法。
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