JP6118505B2 - 位置ずれ計測装置及び位置ずれ計測方法ならびに位置ずれ計測装置を用いた走査電子顕微鏡 - Google Patents
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Description
なお、前述の特許文献1に挙げた例では、TISの値を重ね合せずれの計測値から差し引く、即ち観察結果を補正するという考えが述べられてはいるが、光学計測では入射角は一定であるため、ここで扱う電子顕微鏡の場合に生じる問題即ち入射角が一定でないために生じる問題はこの文献の方法では解決できない。
OL=(L2+R2)/2−(L1+R1)/2 (式1)
これを変形して
OL=((L2−L1)−(R1−R2))/2=(SL−SR)/2 (式2)
と表すことができる。ここでSLは左エッジで形成されるステップの幅、即ちL1とL2の差、SRはR1とR2の差である。これら二つの値を計測すれば、OLが求められる。
OL=((L2−R1)−(L1−R2))/2=(T2−T1)/2 (式3)
と表すことができる。ここでT1、T2は図2に示したトレンチ幅である。この二つの寸法を計測すれば、OLが算出できる。
SL’=SL−H・tanθ (式4)
となる。ここで右辺第二項をΔと記すことにする。
R1、R2の観測についても同様に
SR’=SR+Δ (式5)
と表せるため、真のOLと観測したOL’との間には
OL’=OL−Δ (式6)
が成立する。図2に示したダブルパターニングの場合も、(式6)で表すことができる。ただしこの場合、Δは以下の(式7)で与えられる。
Δ=h・tanθ (式7)
ここでhは、1回目のリソグラフィで作成したパターンと2回目のリソグラフィで作製したパターンの高さの差(図2におけるラインパターン202とラインパターン203の高さの差)である。
図6は走査電子顕微鏡に組み込んだ微細パターンの重ね合せ誤差計測装置の構成を示す概念図である。走査電子顕微鏡としては、SEM筺体601内に、電子銃602、収束レンズ604、偏向器605、対物レンズ606、試料ステージ608、二次電子検出器610、制御装置611、コンピュータ612、記録装置613を備え、電子銃602から照射した一次電子線603を収束レンズ604、偏向器605、対物レンズ606により試料607に照射して、試料から戻ってくる二次電子609を検出器610で検出する。電子銃602、収束レンズ604、偏向器605、対物レンズは606、試料ステージ608は、制御装置と接続され制御される。
図7は、X方向のビーム偏向パラメータPxと、ビームのサンプルへの入射角度θとの関係を表したグラフである。θは、対象パターンの材質は異なるが、図3中に示されているθと同じである。このグラフに相当する数値データは、位置ずれ計測の前にシミュレーションにより予め記録装置613に格納しておく。
OL=(SL’−SR’)/2+H・tanθ (式7)となる。各観察スポットに関して、画像のPxから算出したθと、操作者が入力したHの値100nmとから、右辺第二項が計算できる。第一項は観察画像から直接計算できる。これらの計算を実施して、各ターゲットパターンにおける真の重ね合せ誤差OLが求められる。
このとき、Li1’及びRi1’は図10中の基準面にあるパターンエッジからの信号により定義できるが、それに対して、基準面よりH高いところからの信号により定義されるLi2’及びRi2’は斜め入射の影響を受ける。
Li1=Li1’
Ri1=Ri1’
Li2=Li2’+H・tanθ
Ri2=Ri2’+H・tanθ (式8)
この結果得られたエッジ位置Li1、Ri1、Li2、Ri2を用いて、(式1)に従ってi=1及び2のセットに対して、各々のOLを得ることができる。OL結果は、“Results”ボタンをクリックすると、表示される。上記補正をせずにOLを算出した際には、i=1のパターンから得たOLは15.7nmであったのに対して、i=2のパターンから得た重ね合せ誤差は15.0nmである。しかし上記の補正を行ったあとはいずれも15.4nmとなる。
Claims (8)
- 異なる複数の高さのパターンを形成する試料に電子ビームを照射して観察し、前記異なるパターン形成工程で形成したパターン間の位置ずれを測定する位置ずれ計測装置であって、
収束レンズ、偏向器、及び対物レンズを制御する制御部と、前記制御部と連携して前記位置ずれを算出するコンピュータと、データ記録装置を備え、
前記観察により得られた実測画像データと前記異なる複数のパターンの高さの値と前記制御部における収束レンズ、偏向器、及び対物レンズの制御情報とから、異なるパターン形成工程で形成したパターン間の位置ずれを算出することを特徴とする位置ずれ計測装置。 - 請求項1に記載の位置ずれ計測装置であって、前記コンピュータは、前記パターンの高さを入力する入力手段と、前記観察により得られた画像データを一時的に記憶する記憶領域とを備え、
前記制御部の情報は、前記電子ビームを走査しているときの前記収束レンズの制御値と前記対物レンズの制御値及び前記偏向器の制御値と、前記電子ビームの前記試料への入射角度との対応値であり、
前記データ記録装置は、前記対応値を予め記録することを特徴とする位置ずれ計測装置。 - 請求項1に記載の位置ずれ計測装置であって、前記コンピュータは、さらにグラフィカルユーザーインターフェース画面を備え、前記グラフィカルユーザーインターフェース画面上に、前記パターン画像の表示機能と、前記パターンの高さの入力機能と、前記データ記録装置に記録されている前記対応値を呼び出し前記記憶領域に一時的に記憶させる機能と、前記位置ずれを算出して算出結果を表示する機能とを有することを特徴とする位置ずれ計測装置。
- 請求項1に記載の位置ずれ計測装置であって、前記電子ビームを走査しているときの収束レンズ、対物レンズ及び偏向器の制御値は、前記電子ビームが観察により得られる画像の中央を走査しているときの値であることを特徴とする位置ずれ計測装置。
- 請求項1に記載の位置ずれ計測装置であって、前記電子ビームを走査しているときの収束レンズの制御値、対物レンズの制御値及び偏向器の制御値は、前記電子ビームが観察により得られる画像を走査している間の平均値であることを特徴とする位置ずれ計測装置。
- 異なる高さのパターンを形成する試料を走査電子顕微鏡により観察し、前記異なるパターン形成工程で形成したパターン間の位置ずれを測定する方法であって、
前記パターンの高さをコンピュータに入力する工程と、
電子ビームの方向を制御する収束レンズ、対物レンズ及び偏向器の制御値と前記電子ビームの試料に対する入射角度の垂直方向からのずれ角度との対応値を予め記録する工程と、
観察中の収束レンズ、対物レンズ及び偏向器の制御値を前記コンピュータに記憶する工程と、
前記対応値と前記観察中の収束レンズ、対物レンズ及び偏向器の制御値と、前記パターンの高さの値と、前記観察像とから、パターン間の位置ずれ量を計算する工程を含むことを特徴とする位置ずれ計測方法。 - 請求項6に記載の位置ずれ計測方法であって、前記走査電子顕微鏡による観察の際に変化する収束レンズ、対物レンズ及び偏向器の制御値を予め記録しておき、前記制御値から、
観察像内のパターンエッジ座標位置と前記ずれ角度との関係を求め、前記観察像内のパターンエッジ座標位置と前記ずれ角度との関係と、前記パターンの高さと、前記観察像とから、パターン間の位置ずれ量を計算することを特徴とする位置ずれ計測方法。 - 異なる高さのパターンを形成する試料を走査電子顕微鏡により電子ビームを照射して観察し、前記異なるパターン形成工程で形成したパターン間の位置ずれを測定する位置ずれ計測装置を備えた走査電子顕微鏡であって、
前記走査電子顕微鏡の収束レンズ、偏向器、及び対物レンズを制御する制御部と、前記制御部と連携して前記位置ずれを算出するコンピュータと、データ記録装置を備え、
前記データ記録装置は、前記電子ビームを走査しているときの収束レンズの制御値、対物レンズの制御値及び偏向器の制御値と、そのときの前記電子ビームの前記試料への入射角度との対応値を記録し、
前記コンピュータは、前記パターンの高さを入力する入力手段と、前記観察により得られた画像データを一時的に記憶する記憶領域とを備え、
前記観察により得られた実測画像データと前記パターンの高さの値と前記データ記録装置に記録されている前記対応値から、異なるパターン形成工程で形成したパターン間の位置ずれを算出する位置ずれ計測装置を搭載したことを特徴とする走査電子顕微鏡。
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