JP6666050B2 - パターン評価装置 - Google Patents

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Description

本開示は、半導体製造プロセス等によって生成されるパターンの評価装置に係り、特に、微細パターンを樹脂に転写し、転写後のパターン形状を評価するパターン評価装置に関する。
昨今の半導体パターンの集積化・積層化に伴い、半導体デバイスの製造工程や研究開発工程におけるパターンの出来栄え評価においては、パターンの三次元形状計測がより重要になりつつある。従来からパターン計測装置として使用されている電子顕微鏡では、微細かつアスペクトの高いパターンの底部の情報を得るのが難しく、このようなパターンの三次元形状計測には不向きである。そこで非特許文献１では、半導体パターンを樹脂に転写したレプリカを作製し、凹形状を凸形状に反転することで、評価を容易に行なう技術が提案されている。
また、特許文献１には半導体ウェーハ上の被検査パターンからレプリカを自動採取するためのレプリカ採取装置と、それを自動検査するためのレプリカ検査システムを提案している。一方、試料上に形成されたパターンを自動的に測定、検査する装置では、レシピと呼ばれる測定、検査装置を自動的に制御する制御プログラムを予め用意しておき、レシピを用いた制御によって、自動的な測定、検査が行われている。特許文献２では、ウェーハとマスクのような同じパターンが形成されているけれども、違う試料を検査する場合に、１の試料のレシピを、他の試料のレシピに自動変換する機能を提案している。また、特許文献３には、１の製造工程で生成された試料の測定を行うための撮像レシピ情報を、他の製造工程で生成された試料の測定を行うための撮像レシピの生成に利用するために、多種データを座標情報を用いて対応付け、多種データの一部あるいは全てを選択し、選択されたデータを利用して撮像レシピを生成法が説明されている。
特開２０１５−０２１８０５号公報 特開２０１２−２４３８３１号公報 特開２００７−１４７３６６号公報（対応米国特許ＵＳＰ７，６１５，７４６）
Ｎａｒｅｎｄｅｒ Ｒａｎａ，Ｄａｒｉｏ Ｇｏｌｄｆａｒｂ，"Ｂｒｉｄｇｉｎｇ ＣＤ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ｇａｐ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｎａｎｏｍｏｌｄｉｎｇ"，Ｐｒｏｃ．Ｏｆ ＳＰＩＥ，８３２４，８３２４１−Ｍ，２０１２.
非特許文献１や特許文献１に説明されているようなレプリカを生成し、そのレプリカを走査電子顕微鏡等で測定することができれば、三次元形状の評価を容易に行うことが可能となる。一方、パターン計測等を行う走査電子顕微鏡は、自動測定を可能とすべく、レシピと呼ばれる動作プログラムによって制御されている。レプリカの測定を効率良く行うためにも、レシピを用いた自動測定を行うことが望ましいが、ウェーハに形成されたパターンが、鏡映して転写されるため、ウェーハ測定用のレシピを用いた測定を行うことはできない。非特許文献１と特許文献１には、レプリカ測定用のレシピや測定条件をどのように設定すべきか、その説明がない。また、特許文献２、３には、半導体ウェーハのレシピ生成について言及があるものの、パターンの配置等が反転するレプリカ測定に要するレシピ生成や測定条件の設定に関する説明はない。
以下に、半導体ウェーハ等の測定、検査条件、これらの条件が記憶されたレシピが予め用意されている状態にて、半導体ウェーハ等のパターンを転写して生成されるレプリカを測定、検査するために供される測定条件、或いは検査条件の設定、又はレシピの生成を容易に実現することを目的とするパターン評価装置を提案する。
上記目的を達成するための一態様として、ビーム照射或いは試料に対するプローブの走査に基づいて得られる画像データ、或いは信号波形に基づいて、前記試料上に形成されたパターンの評価を行うパターン評価装置であって、半導体ウェーハを評価するための装置条件を、半導体ウェーハを転写したレプリカを評価するための装置条件に変換し、当該変換された装置条件を用いて、前記レプリカを評価するパターン評価装置を提案する。
上記構成によれば、半導体ウェーハを評価する装置条件があれば、レプリカ評価のための装置条件を生成することができるため、レプリカ測定用の装置条件を容易に設定することが可能となる。
レプリカ採取およびレプリカ検査システムの構成を示す図。 レプリカ検査システムを用いた測定、検査工程を示すフローチャート。 半導体ウェーハのレプリカ取得領域の概要を示す図。 半導体ウェーハ上での被検査点の位置決め方法を示す図。 半導体ウェーハ測定に用いられるテンプレートを反転して、レプリカ測定用のテンプレートを生成した例を説明する図。 半導体ウェーハ用の計測アルゴリズムを、レプリカ用の計測アルゴリズムに変換した例を示す図。 走査電子顕微鏡とレプリカ採取装置を含む測定、或いは検査システムの一例を示す図。 走査電子顕微鏡のステージに載せられたレプリカ樹脂の一例を示す図。
以下の説明は、半導体パターンを転写したレプリカ上に形成されたパターンの評価を行うパターン評価装置に関するものである。半導体ウェーハを測定や検査の対象とする電子顕微鏡は、通常、撮像レシピと呼ばれる動作プログラムによる制御によって、自動的に測定や検査が行われる。レプリカを測定、検査する装置においても、適正な装置条件の設定に基づく、測定等を行うことが求められるが、レプリカ故の事情を考慮する必要がある。
まず、レプリカは、半導体デバイスに、軟化させた樹脂を押し付けることで、半導体デバイスパターンの形状を転写したものである。よって、レプリカには、ウェーハ上に形成されたパターンが、鏡映して転写される。一方、半導体ウェーハを撮像するレシピは、パターンの理想形状を示す設計データや、既に取得された半導体ウェーハの画像データを利用して生成されるが、鏡映パターンであるレプリカには、設計データ等が存在しない。故に、測定や検査の対象となるパターンの設計データ、半導体ウェーハの撮像レシピに記憶された画像データ、或いは半導体ウェーハの測定や検査によって取得された画像データを反転させた情報を用いて、測定や検査条件を設定する必要がある。
また、測定や検査の対象となるパターンが、レプリカを構成する樹脂塗布領域の端部に存在する場合、端部はレプリカ樹脂の膜厚の不均一性や離型時のひずみといった、レプリカの成型性を損なう要因が大きいため、測定や検査の対象となるパターンの形状が変形し、あるいはパターンの倒れや亀裂が入るといった欠陥が出やすくなる。また、試料に負電圧を印加して加速電圧を制御する方式の電子顕微鏡を用いた形状計測では、電界が不安定になるため、一次電子にひずみが生じ、計測精度が低下する。
上述のような条件を勘案して、レプリカを取得する場合には、測定や検査の対象となるパターンが、レプリカ中央になるようレプリカ取得位置の位置決めを行なう。また、レプリカ取得領域は、ウェーハの最低限の領域でレプリカを取得し、かつ座標再計算を容易にするために、検査対象パターンが属するチップの上下左右４つの角のうちどこかを含むよう、検査対象パターンを中心とするチップと同サイズの領域をレプリカ取得領域としてレプリカを取得し、当該レプリカの測定や検査のための条件を、対象パターンの座標情報や、画像データ等の反転に基づいて取得し、取得された装置条件を用いて、レプリカ上の対象パターンの測定或いは検査を実行する。このような処理を行うことによって、樹脂に転写されたレプリカパターンの形状を高精度に評価することが可能となる。
以下、図面を用いてレプリカを測定、或いは検査する装置、及びレプリカを測定、或いは検査するためのレプリカの採取法について説明する。
レプリカ検査システムの全体構成を図１に示す。ここでは検査プローブとして電子線を用いる場合を例に説明する。真空チャンバ１０３内に備えられた搬送用ホルダ１１１に被検体となる半導体ウェーハ１１０を載置し、電子顕微鏡１１３を用いた検査を行なう検査部１０３と、被検体からレプリカを取得するためのレプリカパッド１０６にレプリカ樹脂１０５を塗布するためのレプリカ樹脂塗布部１０１と、レプリカ樹脂１０５が塗布されたレプリカパッド１０６をパッド支持部１０９に固定し、被検体に押し当て、樹脂を硬化させ、レプリカを取得するレプリカ取得部１０２と、それらを制御する制御部１０４（演算処理装置）とを備える。
次に半導体パターンの検査／計測（以降検査とする）工程について図２を用いて説明する。半導体パターンの検査は制御系（図１、１０４）に予め記憶された自動検査レシピに基づき、ステップ２０１〜２０４の手順に従い行なわれる。自動検査の結果、予め設定された異常値判定しきい値を超える点を異常個所として抽出し（ステップ２０５）、その情報をレプリカ取得及びレプリカ検査工程に使用する。使用される情報は少なくとも、被検体のチップサイズ、異常点のショット内座標、精密位置決めテンプレートの画像、テンプレート取得位置の検査点との相対位置関係であり、この他に異常点で取得した画像や異常点で取得された検査データが含まれても良い。
次に、レプリカ取得工程について説明する。図３（ａ）は被検体である半導体ウェーハ３０１の一例を示す図である。半導体ウェーハ３０１には、複数の半導体チップ３０２の配列されている。被検査点３０３（被評価点）は、ウェーハ検査により異常点として抽出される。図３（ａ）では５点の被検査点が抽出されている。
図３（ｂ）は、被検査点を含む領域を拡大した図である。本実施例では、被検査点３０３が、レプリカ樹脂１０５のウェーハとの接触面の中心となるように、レプリカ採取領域３０４が設定される。レプリカ採取領域３０４は、露光装置のショット（チップ）と同等の大きさを有する円形または矩形の領域とする。半導体パターンのレプリカは、主に樹脂を被検査パターンに密着させ、硬化させ、剥離する工程により取得されるが、このとき被検査点が樹脂領域の中心部に存在するか、端部に存在するかで、レプリカの被検査点のパターン形状の形状再現性に差が生じる。例えば樹脂の膜厚は、塗布時の膜厚分布や、原版とレプリカパッドを密着させる際の圧力の分布に応じて面内で変化する。また、ウェーハとレプリカを離型する時の剥離力の分布等が樹脂領域内で異なる場合、特に樹脂領域の端部ではパターン形状の変形、ひび割れ・倒れといったパターンの形状再現性を低下させる現象が発生しやすい。また、採取したレプリカの寸法を計測する場合、試料ホルダに負電圧を印加して加速電圧を制御するタイプの電子顕微鏡では、レプリカ端部において電界が不均一になり、ビーム形状が変形し、高精度な寸法計測が困難になる。
一方で、被検査点をレプリカ樹脂領域の中心とすれば、レプリカ取得時のプロセスの影響を受けにくく、かつ観察時にサンプル端部での電界の不均一性の影響を受けにくくなる。また、ショット大の大きさとすることで、レプリカ採取領域にはチップの四隅の少なくとも１つが含まれるので、チップの四隅に存在するチップ原点マーク３０６の少なくとも１つと被検査点３０３のパターンを、１のレプリカに併せて転写することができる。
次に、レプリカ検査のための検査レシピ生成について説明する。レプリカパッド上に形成されたレプリカパターンは、半導体パターンに対し、左右及び凹凸が反転した構造となる。レプリカパターンを自動検査する場合、検査レシピ（測定条件設定）が必要になるが、検査レシピの作成手段としては、新規に作成する場合と、あらかじめ作成され、半導体パターン検査時に使用された半導体検査用レシピ情報をもとに自動的に生成することが可能である。
以下に、レプリカに転写された被検査点と、原点マークとの相対的な位置関係を利用して、測定装置の装置条件を設定する演算処理装置について説明する。図４は、ウェーハ上のレプリカ取得領域と、レプリカに転写されたパターンの一例を示す図である。本例では、チップ４０７中の被検査点４０３を、チップの左下にある原点マーク４０８を基準（チップ座標）とした検査を行う場合のレシピ生成について説明する。
半導体パターン（ウェーハ）の検査レシピには、少なくともチップ原点位置４０８のウェーハ内座標、被検査点４０３のチップ原点４０８を基準としたチップ内座標、検査項目情報、被検査点の精密位置決め（アドレッシング）に用いられるテンプレートマッチング用のテンプレート画像、及びアドレッシング点４１４と被検査点４０３との相対位置情報４１４が含まれている。
本実施例ではこれらの情報を利用して、レプリカ検査用レシピを生成する例について説明する。ウェーハ検査用のレシピ情報をレプリカ検査用レシピに変換する場合、まず検査点の座標を生成する必要があるが、レプリカ取得領域４０４中にはチップ原点４０８が含まれていない。一方で、レプリカ取得領域４０４内には、チップの４隅の内、被検査点４０３に最も近いチップ原点４０６が含まれている。通常のウェーハ検査では、チップ原点４０６は隣のチップに含まれる被検査点を検査するために用いられるが、レプリカ検査のために、チップ４０７に含まれるパターンの検査を行うための基準パターンとする。
チップサイズ（Ｘｃ，Ｙｃ）が分かっているので、チップ右下隅の原点マーク４０６の座標は、（Ｘｃ，０）と定義できる。被検査点４０３の座標（Ｘ，Ｙ）と、原点マーク４０６との差分は（Ｘ−Ｘｃ，Ｙ−０）で算出できる。
以上のような考え方に基づけば、ウェーハ検査に用いられていた情報に基づいて、新しい原点マーク４０６を基準にレプリカ上の座標系を生成することができ、レプリカ中でも新しい原点マーク４０６さえ検出できれば検査点４０３の位置を特定することが可能となる。
次に図５を用い、アドレッシング点情報の生成について説明する。半導体ウェーハ上の検査点５０３の精密位置決めのためのアドレッシング点５０１と、被検査点５０３との相対距離は、オフセット５０６のＸ座標の符号を反転することで新たなオフセット５０７を求めることができる。
また、画像マッチング用のテンプレートについても、半導体検査時に使用した画像テンプレート５０１を左右反転させたものをテンプレート５０４として使用できる。このとき、半導体パターンとレプリカパターンでは材料が異なるためコントラストは必ずしも一致しない。そのためコントラストはテンプレート情報として含まないことが望ましいが、テンプレート画像からエッジ情報のみを抽出して使用することでマッチング精度を向上させることができる。また、デザインデータや、デザインデータから推定したパターン形状情報から反転テンプレートを作成してもよい。
以上により新たに作成された座標情報とテンプレート情報を用いれば、レプリカ検査用レシピを自動的に生成することが可能となり、レプリカ作成から検査までを一括で行なうことができ、マニュアル観察によるレプリカ樹脂パターンへの不要なダメージを軽減し、高精度かつ高速での検査が可能となる。
また、レプリカパターンの計測についても、半導体パターン計測に用いた計測アルゴリズムを参考に自動生成することができる。たとえば図６に示すように、半導体ウェーハ上の溝パターン６０１はレプリカ上でラインパターン６０２となる。半導体パターン上で溝底の寸法６０３を計測するアルゴリズムが設定されていれば、レプリカ上で計測すべきはラインのトップ位置の線幅６０４となるので、計測アルゴリズムの変更としては、計測対象パターンの凹凸形状の反転と、それに伴うエッジ探索方向の反転と、カーソル位置のパターン高さ方向の位置反転により容易に変更できる。
なお、本明細書に開示されているパターン計測技術は、電子顕微鏡あるいはそれに類似した荷電粒子線装置のようなビーム（プローブ）の走査に基づいて、画像や信号波形取得が行える装置であれば適用が可能であるとともに、ＡＦＭをはじめとする走査プローブ顕微鏡においても同様に適用できる。また、本実施例ではレプリカ採取装置と検査システムの複合装置について述べたが、レプリカ採取装置が検査システムから独立して存在し、別の独立した検査システムに被検査試料としてレプリカを取得および提供してもよい。
図７は、測定／検査用の走査電子顕微鏡７０１、レプリカ採取装置（レプリカ作成装置）７０２、及び走査電子顕微鏡７０１やレプリカ採取装置７０２の装置条件を設定するレシピ作成装置７０３を含む測定／検査システムの一例を示す図である。レシピ作成装置７０３では、図２に例示したフローチャートに沿って、ウェーハ、及びレプリカの測定条件を定めたレシピを作成する。走査電子顕微鏡７０１は、電子源、電子源から放出された電子ビームを走査する走査偏向器、電子ビームを集束して試料に照射する対物レンズ、及びビームの照射によって得られる電子を検出する検出器等を内蔵する電子ビームカラム７１３、電子ビームが照射されるウェーハやレプリカを支持するステージを内蔵すると共に、試料雰囲気を真空状態に維持する試料室７１４、及び試料室７１４に導入する試料雰囲気を真空排気する予備排気室７１５を備えている。
また、試料室７１４には、ウェーハやレプリカ上に設けられた位置合わせ用マークの位置を特定することによって、おおよその位置合わせを行う光学顕微鏡７１４が搭載されている。
走査電子顕微鏡７０１は、レシピ作成装置７０３から提供されたウェーハ測定用レシピによる制御によって、ウェーハの自動測定を実行する。パターン測定／検査部７０８では、走査電子顕微鏡から出力された検出信号に基づいて、輝度プロファイルを作成し、当該輝度プロファイルを用いて、パターンの測定を実行する。なお、パターン測定は走査電子顕微鏡に内蔵されたプロセッサを用いて行うようにしても良い。この際、パターン測定／検査部７０８は、ホール径やパターンの線幅等に異常がある場合（例えば、設計値を基準として寸法値誤差が所定値以上の場合）、当該部分を異常個所として、その座標情報をメモリ７０７等に記憶する。なお、レプリカは、２次電子の放出量が少ない深孔の形状の転写が可能であるため、走査電子顕微鏡での測定が困難と判断された場合（例えば、深孔の底の輝度が所定値以下であり、測定が困難と判断される場合）、レプリカ作成のために、当該部分の座標情報を記憶するようにしても良い。
レプリカ作成条件設定部７０９では、異常或いは測定不可と判定された被検査部の座標情報に基づいて、レプリカ採取装置７０２におけるレプリカ作成条件を設定する。具体的には、異常或いは測定不可と判定された被検査部の座標が、レプリカパッドの中心に転写されるように、レプリカ採取装置７０２のステージ制御を行う。メモリ７０７には、ウェーハの識別情報と、被検査部の座標情報が関連付けて記憶されており、走査電子顕微鏡から搬送されたウェーハの識別情報に応じた座標情報に基づいて、レプリカ採取装置７０２のステージ制御を行う。
図８は、走査電子顕微鏡のステージ８０２に載せられたレプリカ樹脂８０１の一例を示す図である。レプリカ樹脂８０１には、パターン測定／検査部７０８によって異常と判断された被検査点８０３を中心として、パターンが転写されている。また、レプリカ樹脂８０１には、ウェーハ測定時の原点マーク８０７とは異なる原点マーク８０６、及びスクライブライン８０５が転写されている。図８の例では、チップ８０４の一部が転写された状態を示しており、点線部分は、レプリカ樹脂８０１の転写領域外のチップの輪郭を示している。
レプリカ採取装置７０２によって採取されたレプリカは、再度、走査電子顕微鏡に搬送され、レプリカの測定が行われる。座標データ生成部７１０では、レプリカ用のステージ８０２上の被検査点８０３と、近傍のマーク８０６とのステージ座標を求め、測定用のレシピ情報として登録する。本例では、被検査点８０３はステージの中心座標にあり、マーク８０６の座標は、ステージの中心座標から（Ｘｃ−Ｘ，−Ｙ）離間した位置に設定する（Ｘｃは、チップのＸ方向の寸法（幅）、Ｘ，Ｙは、ウェーハ測定時に用いられた原点マーク８０７との相対距離）。マーク８０６の座標は、後述する光学顕微鏡７１６を用いた位置合わせの際のステージ座標として用いられる。
画像処理部７１１では、図５にて例示したように、ウェーハ測定に用いられたテンプレートマッチング用画像を反転させ、レプリカ測定の際のテンプレートを生成する。上述のように、半導体ウェーハと、レプリカ用樹脂では材料が異なるため、電子顕微鏡画像も異なるものとなる、よって、エッジのみを抽出し、エッジ間の距離情報を利用したマッチング処理を行うことが望ましい。また、材料に起因する輝度差を補正するための係数を予め用意しておき、ウェーハ画像を補正することで、疑似的にレプリカ画像を生成し、テンプレート画像とするようにしても良い。
測定条件設定部７１２では、ウェーハ測定用のレシピから抽出され、レプリカ測定用に変換された座標情報、画像情報（テンプレート）、及び測定位置情報等に基づいて、レプリカ測定用のレシピを生成し、メモリ７０７に記憶させる。測定位置情報とは、例えば図６を用いて説明したように、ウェーハ測定用のレシピが溝の底部を測定する条件設定がなされていた場合、レプリカだとライン状パターンの上部が、その相当位置になるため、レプリカの測定条件として、ライン状パターンの上部を測定対象として設定する。
走査電子顕微鏡７０１では、測定条件設定部７１２で生成されたレシピによって、レプリカの自動測定を実行する。以下、その工程を説明する。まず、レプリカ採取装置７０２から採取されたレプリカを、走査電子顕微鏡７０１に搬入する。採取されたレプリカ８０１は、図８に例示するように走査電子顕微鏡７０１の試料室７１４内にて、ステージ８０２に載置される。
レプリカ８０１がステージ８０２に載せられた後、走査電子顕微鏡７０１の制御装置は、光学顕微鏡７１６を用いた位置合わせを行う。先述したように、ステージ８０２の中心座標から（Ｘｃ−Ｘ，−Ｙ）の位置が、光学顕微鏡７１６の光軸直下に位置付けられるように、ステージを移動する。ステージ移動後、光学顕微鏡７１６を用いた位置特定を行う。誤差がなければ、光学顕微鏡７１６の光軸直下に、マーク８０６が位置付けられている筈である。しかしながら実際には、誤差（Ｘｄ，Ｙｄ）が発生している場合があるため、光学顕微鏡の視野中心と、マーク８０６間のずれ（Ｘｄ，Ｙｄ）を特定する。
ずれ（Ｘｄ，Ｙｄ）を特定した後、被検査点８０３を走査電子顕微鏡７０１の視野内に位置付けるため、光学顕微鏡７１４の光軸と、電子ビームカラム７１３の光軸間の距離（ｄ：規定値）、マーク８０６と被検査点８０３との間の距離（Ｘｃ−Ｘ，−Ｙ）、及びずれ（Ｘｄ，Ｙｄ）を加算した値分、ステージ８０２を移動させる。
ステージ８０２の移動後、走査電子顕微鏡７０１の制御装置は、レプリカ測定用のレシピに記憶されたテンプレートを用いたアドレッシングを実行する。このアドレッシングに用いられるテンプレートは、図５に例示したように、ウェーハ測定用のテンプレートを反転した反転テンプレートであり、当該テンプレートを用いたアドレッシング（テンプレートマッチング）によって、視野内のアドレッシングパターンの位置を特定する。なお、本実施例では、ウェーハ測定に用いられるレシピに登録されたテンプレートを反転することで、レプリカ測定用のテンプレートを作成しているが、これに限られることなく、例えば、ウェーハのアドレッシングパターンのアドレスに基づいて、設計データ記憶媒体７０４から当該アドレスに相当する設計データ（レイアウトデータ）を読み出し、当該レイアウトデータを反転することで、レプリカ測定用のテンプレートを作成するようにしても良い。
走査電子顕微鏡７０１の制御装置は、アドレッシングパターンの位置の特定後、当該アドレッシングパターンと、被検査点８０３との間のオフセット量に基づいて、走査電子顕微鏡７０１の視野を図示しない視野移動用偏向器等で移動させ、走査電子顕微鏡７０１の視野を、被検査点８０３に位置付ける。オフセット量は、ウェーハ測定用レシピに記憶されていたオフセット量（Ｘｏ，Ｙｏ）を、反転させた（−Ｘｏ，Ｙｏ）とする。
以上のような工程を経て、レプリカ樹脂８０１の被検査点８０３に、走査電子顕微鏡の視野が位置付けられるため、被検査点８０３に対するビーム走査に基づいて、画像データ、或いは信号波形を取得する。得られた画像データや信号波形を用いて測定を行う場合、上述のように測定対象パターンは凹凸が反転（例えば、ウェーハに形成されていたパターンが溝パターンであれば、レプリカにはライン状パターンが形成される）して形成されるため、ウェーハの測定時の測定対象と同じ部位を測定する場合には、信号波形のピーク位置を特定するための閾値の高さを調整することによって、所望の位置の寸法測定を実行する。
以上のように、半導体ウェーハの測定に用いたレシピを適正に編集し、レプリカ測定用のレシピや測定条件を設定することによって、レシピ等の作成の手間を低減でき、効率の良いレプリカ測定を行うことが可能となる。
１０１ レプリカ樹脂塗布部
１０２ レプリカ取得部
１０３ 検査部
１０４ 制御部
１０５ レプリカ樹脂
１０６ レプリカパッド
１０９ レプリカパッド支持部
１１０ 半導体ウェーハ
１１１ 搬送用ホルダ
１１３ 電子顕微鏡
３０１ 半導体ウェーハ
３０２ チップ
３０３ 被検査点
３０４ レプリカ採取領域
３０５ スクライブライン
３０６ 原点マーク
４０３ 被検査点
４０４ レプリカ取得領域
４０５ スクライブライン
４０６ 被検査点の属するチップの右下隅
４０７ 被検査点の属するチップ
４０８ 被検査点の属するチップの原点
４１１ 被検査点位置決め用
４１２ 被検査点画像取得領域
４１４ 被検査点とアドレッシング点の相対位置関係情報
５０１ 半導体検査時のアドレッシング用テンプレート取得領域
５０３ 半導体検査時の被検査点画像取得領域
５０４ レプリカ検査時のアドレッシング用テンプレート取得領域
５０５ レプリカ検査時の被検査点画像取得領域
５０６ 半導体検査時の被検査点とアドレッシング点の相対位置関係情報
５０７ レプリカ検査時の被検査点とアドレッシング点の相対位置関係情報
６０１ 半導体検査時の凹パターン
６０２ 半導体検査時の凹パターンをレプリカに転写した後の凸パターン
６０３ 凹パターンのボトム寸法検査位置
６０４ 凸パターンのトップ寸法検査位置

Claims (6)

  1. ビーム照射或いは試料に対するプローブの走査に基づいて得られる画像データ、或いは信号波形に基づいて、前記試料上に形成されたパターンの評価を行う演算処理装置を備えたパターン評価装置において、
    前記演算処理装置は、半導体ウェーハを評価するための装置条件を、半導体ウェーハの一部を転写したレプリカを評価するための装置条件に変換し、当該変換された装置条件を用いて、前記レプリカを評価することを特徴とするパターン評価装置。
  2. 請求項１において、
    前記演算処理装置は、前記半導体ウェーハを評価するための装置条件の内、試料上に形成された被評価点と、当該被評価点の座標の基準となる第１のマークとの相対距離情報を、前記レプリカに転写された前記第１のマークとは異なる第２のマークと、前記レプリカに転写された前記被評価点との相対距離情報に変換することを特徴とするパターン評価装置。
  3. 請求項２において、
    前記演算処理装置は、前記半導体ウェーハ上のチップの幅の値から、前記被評価点の位置を示す値を減算することによって、前記相対距離情報を算出することを特徴とするパターン評価装置。
  4. 請求項２において、
    前記演算処理装置は、前記被評価点の位置に最も近いマークを選択し、当該被評価点に最も近いマークと、前記被評価点の相対距離を算出することを特徴とするパターン評価装置。
  5. 請求項１において、
    前記演算処理装置は、前記半導体ウェーハを評価するための装置条件の内、試料上に形成された被評価点に視野の位置決めを行うためのテンプレートマッチング用画像を反転させると共に、当該テンプレートによって特定される位置と、前記被評価点の位置を反転させることを特徴とするパターン評価装置。
  6. ビーム照射或いは試料に対するプローブの走査に基づいて得られる画像データ、或いは信号波形に基づいて、前記試料上に形成されたパターンの評価を行うパターン評価装置の装置条件設定装置において、
    半導体ウェーハを評価するための装置条件を、半導体ウェーハの一部を転写したレプリカを評価するための装置条件に変換する演算処理装置を備えたパターン評価装置の装置条件設定装置。
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EP4024003A1 (en) * 2021-01-05 2022-07-06 Schott Ag Method for non-destructive inspection of a structure and corresponding system

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02222157A (ja) * 1989-02-23 1990-09-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 溝内面の検査方法
JPH0545266A (ja) * 1991-08-14 1993-02-23 Canon Inc 原子間力顕微鏡用試料作成方法
JP2004031709A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Seiko Instruments Inc ウエハレス測長レシピ生成装置
JPWO2005008753A1 (ja) 2003-05-23 2006-11-16 株式会社ニコン テンプレート作成方法とその装置、パターン検出方法、位置検出方法とその装置、露光方法とその装置、デバイス製造方法及びテンプレート作成プログラム
JP4634289B2 (ja) 2005-11-25 2011-02-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体パターン形状評価装置および形状評価方法
JP4988000B2 (ja) * 2010-03-17 2012-08-01 株式会社東芝 パターン検査装置及びパターン検査方法
JP5639925B2 (ja) * 2011-02-25 2014-12-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターンマッチング装置、及びコンピュータープログラム
JP2012243831A (ja) 2011-05-17 2012-12-10 Hitachi High-Technologies Corp パターン検査装置および検査方法
JP2015021805A (ja) 2013-07-18 2015-02-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ レプリカ採取装置およびそれを備えた検査システム
JP6268042B2 (ja) * 2014-06-06 2018-01-24 株式会社ニューフレアテクノロジー 検査方法
US10127649B2 (en) * 2017-01-24 2018-11-13 International Business Machines Corporation Electron channeling pattern acquisition from small crystalline areas

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