TWI538077B - 半導體評價裝置及電腦程式 - Google Patents

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TWI538077B
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新藤博之
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Description

半導體評價裝置及電腦程式
本發明是有關半導體評價裝置及電腦程式，特別是有關適於抽出曝光裝置的適當曝光條件之半導體評價裝置及電腦程式。
近來，隨半導體裝置的高密度化，微影技術(Lithography)的製程條件的高精度設定的要求更高。並且，隨高密度化，用以高精度製造圖案的曝光裝置之正確求取顯示劑量範圍及聚焦範圍的製程容許度的要求越來越嚴格。在專利文獻1是揭示一種合成2以上的同一形狀的圖案的輪廓線，以此合成輪廓線作為參照圖案之圖案的評價法。在專利文獻1中是說明藉由以此參照圖案作為比較對象來進行良品檢查的情形。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-194051號公報
另一方面，為了求取曝光裝置的曝光條件，對1片的晶圓，使曝光裝置的劑量及聚焦變化，形成各條件不同的各組合的圖案之FEM(Focus Exposure Matrix)晶圓會被使用。評價在FEM晶圓上所形成的圖案，選擇適當的圖案，藉此可找出形成該圖案時的劑量及聚焦的條件。
在此圖案的評價時，如專利文獻1所揭示般作成參照圖案，進行利用彼之檢查，藉此可進行二次元性的形狀比較。由於劑量或聚焦的變化是成為圖案的二次元性的形狀變化來顯現，所以藉由專利文獻1所揭示的手法來作成的參照圖案在找出適當的曝光條件上可謂有效。
作成參照圖案時，參照圖案是需要選擇接近理想的圖案形狀者，但在無理想的圖案形狀的基準的狀態下是非常難以探索如此的圖案。
以下，說明以作成適當的參照圖案為目的之半導體評價裝置及電腦程式。並且，說明以根據圖案的二次元評價來抽出更正確範圍的製程容許度為其他目的之半導體評價裝置及電腦程式。
作為用以達成上述目的之一形態，以下提案一種半導體評價裝置或電腦程式，根據藉由荷電粒子線裝 置所取得的訊號來進行形成於試料上的圖案的尺寸測定，選擇該尺寸測定結果符合所定的條件的圖案、或形成該圖案時的曝光條件，將該被選擇的曝光條件下作成的圖案、或與該被選擇的圖案處於已知的位置關係的圖案，設計資料上由同一形狀的圖案的畫像取得的輪廓線資料合成，形成合成輪廓線資料，以該合成輪廓線資料作為參照圖案，評價根據前述畫像所取得的圖案資訊。
若根據上述構成，則可適當形成使用在圖案的比較測定或檢查等的參照圖案。
1201‧‧‧掃描電子顯微鏡本體
1202‧‧‧掃描偏向器
1203‧‧‧檢測器
1204‧‧‧控制裝置
1205‧‧‧運算處理裝置
1206‧‧‧處方實行部
1207‧‧‧畫像處理部
1208‧‧‧製程容許度評價部
1209‧‧‧記憶體
1210‧‧‧匹配處理部
1211‧‧‧一次元尺寸測定部
1212‧‧‧輪廓線抽出部
1213‧‧‧合成輪廓線形成部
1214‧‧‧二次元形狀評價部
1215‧‧‧設計資料記憶媒體
1216‧‧‧模擬器
1217‧‧‧輸出入裝置
圖1是表示曝光的聚焦值或劑量與測長值的關係的圖表。
圖2是用以使曝光的聚焦值與劑量的有效範圍明確化的圖表的作成例。
圖3是表示根據1次元測定結果及2次元評價結果來鎖定製程容許度的工程的流程圖。
圖4是說明根據1次元測定的曝光條件的選擇、及根據該選擇來作成參照圖案的例圖(其1)。
圖5是說明根據1次元測定的曝光條件的選擇、及根據該選擇來作成參照圖案的例圖(其2)。
圖6是以1次元形狀及2次元形狀的計測值為基礎的製程容許度作成例。
圖7是表示根據1次元測定的參照圖案的選擇、及利用參照圖案的圖案評價的工程的流程圖。
圖8是表示一次元測定位置與參照圖案的測定位置的關係圖。
圖9是表示EPE測長的概要圖。
圖10是用以說明圖案的特定部位的評價的例圖。
圖11是表示將曝光條件及圖案評價結果賦予關聯而記憶的資料庫的一例圖。
圖12是表示半導體評價系統的一例圖。
圖13是表示輪廓線作成工程的流程圖。
圖14是表示輪廓線作成原理的圖。
以下，根據利用參照圖案的圖案的二次元評價來說明有關實施製程容許度解析或熱點觀測的例子。藉由製程容許度解析，可求取最佳的劑量及最佳的聚焦值。
製程容許度解析是輸入曝光製程的條件或變更條件攝取被曝光的晶片後的畫像及測長值，針對曝光的製程容許度進行解析。
在製程容許度解析中，作成顯示曝光的聚焦值或劑量與測長值的關係之圖表及用以使曝光的聚焦值及劑量的有效範圍明確化之圖表。
在圖1中顯示表示曝光的聚焦值或劑量與測長值的關係之圖表作成例。通常與使聚焦值及劑量變化而作成的FEM(Focus Exposure Matrix)晶圓有所關聯來使用。
圖表上的黑圓(●)等是表示每發射(shot)的測長值。FEM晶圓上的每劑量的線105是與圖表的101對應，FEM晶圓上的每劑量的線106、107、108也是與每劑量的線105同樣，分別與圖表的102、103、104對應。
在圖2顯示用以使曝光的聚焦值及劑量的有效範圍明確化的圖表作成例。製程容許度是由表示曝光的聚焦值或劑量與測長值的關係的圖表的聚焦值、劑量、測長值來算出。
對於顯示曝光的聚焦值或劑量與測長值的關係的圖表中所示之對聚焦值變化的測長值變化，按每劑量進行2次函數近似。然後，藉由同一聚焦值的劑量及測長值的相關運算來算出近似式，由測長值的最大值及最小值來算出劑量的各聚焦值範圍，描繪各聚焦值的劑量的範圍。由描繪的範圍及條件值(劑量上限值203或劑量下限值205等)來算出製程容許度206。
另一方面，隨著半導體製造工程的複雜化及微細化，以1次元形狀作為對象的製程容許度解析或熱點觀測是不夠充分，也需要2次元形狀的計測。
然而，若不確立評價2次元形狀的手法，則高精度的2次元評價無望。特別是若用以進行2次元形狀 的比較評價的基準圖案(參照圖案)不符合成為比較對象的要件，則高精度的圖案評價及根據圖案評價的製造條件特定無望。參照圖案最好是選擇接近理想形狀(以適當的曝光條件形成的圖案的形狀)者，但在製造條件未定的階段，難以抽出如此的圖案形狀。又，雖可考量以目視來確認圖案形狀，作成參照圖案，但依照判斷者的主觀，有可能形狀不同。又，由於需要進行判斷者的判斷後作成參照圖案，因此自動化也無望。
以下，說明有關作成適當的2次元評價用的參照圖案的半導體評價裝置、及使該參照圖案作成於電腦的電腦程式。
而且，也說明有關使利用1次元形狀及2次元形狀的計測值來鎖定1次元形狀及2次元形狀的共通製程容許度為止的處理自動化的例子。
在以下說明的實施例，特別是在作成參照圖案時，適用根據以1次元形狀作為對象的製程容許度解析結果取得的最佳(或符合所定的條件)劑量及聚焦值的曝光條件來作成的圖案。更具體而言，抽出圖案的所定部分的一次元測定結果最接近設計資料或模擬結果或處於所定的關係(例如與設計資料等的差分含於所定範圍內)的圖案，選擇與該圖案同曝光條件下作成的圖案同形狀者複數存在的圖案，利用彼來作成參照圖案。
以上那樣作成的參照圖案由1次元測定結果的觀點來看，為適當的比較對象，這次利用此參照圖案來 進行2次元評價，可進行高精度的曝光條件的鎖定。
並且，曝光條件的鎖定是在藉由1次元測定結果所取得的製程容許度解析結果重疊根據2次元評價結果的製程容許度解析結果，藉此可將藉由1次元評價結果來作為適當的範圍選擇的製程容許度中的領域及藉由2次元評價結果來作為適當的範圍選擇的製程容許度中的領域的重疊領域判定成更適當的領域。
如上述般，若藉由根據1次元評價結果來決定用以作成參照圖案的曝光條件或對象圖案的手法，則由以1次元形狀作為對象的製程容許度解析所求取的最佳的劑量及聚焦值的推定座標來決定參照圖案，藉此可以不會產生形狀的潰散之確實的形狀作為基準。
並且，藉由自動求取2次元形狀的計測值，輸入1次元形狀及2次元形狀的計測值，可自動鎖定1次元形狀及2次元形狀的共通製程容許度。
製程容許度的解析對象是FEM晶圓上所被製作的圖案。所謂FEM晶圓是以晶圓圖的橫軸為聚焦值，縱軸為劑量，每次發射使變化而作成的晶圓。曝光的聚焦值及劑量的變化所產生圖案形成的不同，可藉由比較每次發射的測長值來評價。在FEM晶圓是將發射的縱軸及橫軸對應於聚焦值及劑量的變化。
在FEM晶圓上所被製作的圖案的製程容許度解析是僅實施1次元形狀，但隨著半導體製造工程的複雜化及微細化，2次元形狀的計測也成為需要。
但，現狀是評價2次元形狀的手段未被確立，有在2次元形狀必須以目視來實施的問題。
藉由自動進行2次元形狀的評價，可排除2次元形狀的目視，且可自動進行利用1次元形狀及2次元形狀的計測值之共通製程容許度鎖定為止的處理。
圖3是表示與2次元形狀的評價聯合之1次元形狀及2次元形狀的共通製程容許度鎖定為止的流程圖。
以下，說明自動進行利用1次元形狀及2次元形狀的計測值之共通製程容許度的鎖定之手段。首先，實施以1次元形狀作為對象的製程容許度解析。由製程容許度來求取最佳的劑量及聚焦值。以1次元形狀作為對象的製程容許度解析是輸入在製程條件不同的晶片測長後的資料。使用設計資料，自動判別線圖案，實施1次元形狀的計測。
以1次元形狀作為對象的製程容許度解析後，以求取的最佳的劑量及聚焦值的推定座標來抽出輪廓線，決定使用在2次元形狀的評價的參照圖案。2次元形狀的評價是使用後述那樣的手法，使參照圖案與比較圖案的形狀差定量化。
參照圖案通常是以設計資料或模擬形狀作為基準圖案。但，因為有時模擬形狀不存在，所以需要決定參照圖案。其一方法，在圖4是顯示使用與在最佳的劑量及聚焦值的推定座標所求取的輪廓線同一條件的圖案之方 法。使與最佳的劑量及聚焦值的推定座標401同一條件的圖案402、403、404、405平均化，決定參照圖案。周邊條件406、407是不為平均化對象。
由於使以和在最佳的劑量及聚焦值的推定座標所求取的輪廓線同一條件來攝取的圖案平均化，所以可決定無形狀的潰散的參照圖案。並且，藉由進行平均化，具有即使因凹凸面(roughness)等而圖案的形狀潰散，還是可藉由取幾個的圖案的平均來使輪廓線形成流暢的優點。
作為不同的方法，在圖5是顯示使用最佳的劑量及聚焦值的推定座標的周邊圖案之方法。使最佳的劑量及聚焦值的推定座標501的周邊圖案502、503、504、505平均化，決定參照圖案。以同一條件平均化時的參照圖案，雖形狀有若干不同，但藉由使周邊的圖案平均化，可取得2次元形狀的評價時廣範圍形狀差少的結果。
又，作為不同的方法，有使用以最佳的劑量及聚焦值抽出的輪廓線之方法。即使在最佳的劑量及聚焦值的推定座標抽出輪廓線時，也會有凹凸面的情形。考慮該情況，對抽出後的輪廓線施以平滑處理(smoothing)，藉此輪廓線形成流暢，因此可取得無形狀的潰散的參照圖案。
參照圖案的決定及2次元形狀的評價是實行熱點(hotspot)部分。由以1次元形狀作為對象的製程容許度解析下被保證的範圍來決定參照圖案，因此藉由比較 確實的參照圖案與輪廓線抽出結果，可進行以1次元形狀作為對象的製程容許度解析下被保證的範圍所包含的形狀差少的2次元形狀的評價。
圖6是以1次元形狀及2次元形狀的計測值為基礎的製程容許度作成例。若以表示曝光的聚焦值與劑量的關係的圖表來表示1次元形狀的計測值601、603及2次元形狀的計測值602、604，則1次元形狀及2次元形狀的計測值的共通容許變動領域會明確化。以1次元形狀及2次元形狀的計測值所覆蓋的領域會成為1次元及2次元的共通製程容許度605。
藉由自動進行2次元形狀的評價，可排除2次元形狀的目視評價，可使以1次元形狀及2次元形狀的計測值為基礎至共通容許變動領域的鎖定為止自動化。
其次，更詳細地沿著圖7的流程圖來說明有關根據藉由1次元評價所取得的評價結果來選擇參照圖案的裝置及電腦程式。另外，圖12是沿著圖7的流程圖來進行參照圖案的作成、及製程容許度解析的半導體評價系統的概要圖。此半導體評價系統是包含：掃描電子顯微鏡本體1201、及控制掃描電子顯微鏡本體的控制裝置1204、及根據所定的動作程式(處方)來將控制訊號傳達至控制裝置1204的同時由藉由掃描電子顯微鏡所取得的訊號(二次電子或後方散亂電子等)來實行圖案的尺寸測定或形狀評價的運算處理裝置1205、及儲存有半導體裝置的設計資料的設計資料記憶媒體1215、及根據設計資 料來模擬圖案的成形的模擬器1216、及輸入所定的半導體評價條件或輸出測定結果及製程容許度解析結果的輸出入裝置1217。
運算處理裝置1205是具有作為從所取得的畫像來形成輪廓線的畫像處理裝置的功能。控制裝置1204是根據來自處方實行部1206的指示，控制掃描電子顯微鏡本體1201內的試料平台或偏向器，實行對所望的一個的掃描領域(視野)的定位。從控制裝置1204是供給對應於設定倍率或視野大小的掃描訊號至掃描偏向器1202。掃描偏向器1202是按照所被供給的訊號來使視野的大小(倍率)變化成所望的大小。
運算處理裝置1205中所包含的畫像處理部1207是具備畫像處理部218，該畫像處理部218是與掃描偏向器1202的掃描同步，進行藉由配列檢測器1203的檢測訊號來取得的畫像的畫像處理。並且，在運算處理裝置1205中內藏有根據畫像處理部1207的測定、評價結果來評價製程容許度的製程容許度評價部1208、及記憶有必要的動作程式或畫像資料、測定結果等的記憶體1209。
並且，在運算處理裝置1205是含有：利用預先記憶的樣板(template)畫像來進行樣板匹配的匹配處理部1210、及根據檢測訊號來形成亮度波形輪廓圖(profile)，藉由測定該輪廓圖的峰值間的尺寸來測定圖案尺寸的一次元尺寸測定部1211、及如後述般從畫像資料抽出輪廓線的輪廓線抽出部1212、及將所取得的複數的 輪廓線合成的合成輪廓線形成部1213、及利用藉由合成輪廓線形成部1213所形成的參照圖案資料來評價二次元形狀的次元形狀評價部1214。
從試料放出的電子是在檢測器1203被捕捉，在內藏於控制裝置1204的A/D變換器變換成數位訊號。藉由內藏於畫像處理部207的CPU、ASIC、FPGA等的畫像處理硬體來進行按照目的的畫像處理。
運算處理裝置1205是與輸出入裝置1217連接，在該輸出入裝置1217所設的顯示裝置具有對操作者顯示畫像或檢查結果等的GUI(Graphcal User Interface)等的功能。
另外，亦可將運算處理裝置1205的控制或處理的一部分或全部分配給搭載CPU或可儲存畫像的記憶體之電子計算機等來進行處理‧控制。並且，輸出入裝置1217亦具有作為手動或活用被記憶於電子裝置的設計資料記憶媒體1215的設計資料來作成包含測定、檢查等所必要的電子裝置的座標、利用於定位的圖案匹配用的樣板、攝影條件等之攝像處方的功能。
輸出入裝置1217是具備切出根據設計資料所形成的線圖畫像的一部分作為樣板的樣板作成部，作為匹配處理部1210的樣板匹配的樣板來登錄於記憶體1209。樣板匹配是根據正規化相關法等的一致度判定來特定樣板與成為對位的對象的攝像畫像一致的地方之手法，匹配處理部1210是根據一致度判定來特定攝像畫像的所望的位 置。另外，在本實施例是以一致度或類似度的言辭來表現樣板與畫像的一致程度，但兩者表示一致程度的指標的意思是相同。並且，不一致度或非類似度也是一致度或類似度的一形態。
輪廓線抽出部1212是例如沿著圖13所例示那樣的流程圖來從畫像資料抽出輪廓線。圖14是表示其輪廓線抽出的概要的圖。
首先，取得SEM畫像(步驟1201)。其次，根據白色帶的亮度分布來形成第1輪廓線(步驟1302)。在此是利用白色帶法等來進行邊緣檢測。其次，對於所被形成的第1輪廓線，在所定的方向求取亮度分布，抽出持所定的亮度值的部分(步驟1303)。在此所言之處的所定的方向最好是對於第1輪廓線垂直的方向。如在圖14所例示般，根據線圖案1401的白色帶1402來形成第1輪廓線1403，對於該第1輪廓線1403設定亮度分布取得領域(1404~1406)，藉此取得對第1輪廓線垂直的方向的亮度分布(1407~1409)。
雖第1輪廓線1403是粗糙的輪廓線，但顯示圖案的大概形狀，因此為了以此輪廓線作為基準來形成高精度的輪廓線，而以該輪廓線作為基準檢測出亮度分布。藉由在對輪廓線垂直方向檢測出亮度分布，可縮小輪廓圖的峰值寬，結果可檢測出正確的峰值位置等。例如若將峰值頂的位置連接起來，則可形成高精度的輪廓線(第2輪廓線)(步驟1405)。並且，亦可不是檢測出峰值頂， 而是將所定的亮度部分連接起來，而形成輪廓線。
而且，為了作成第2輪廓線，亦可對於第1輪廓線1403藉由在垂直的方向掃描電子射束來形成輪廓圖(步驟1304)，根據該輪廓圖來形成第2輪廓線。
合成輪廓線形成部1213是例如由從設計資料記憶媒體1215讀出的設計資料來作成顯示設計資料的輪廓線的線圖資料，以該線圖資料作為樣板，進行複數的輪廓線間的對位，在各輪廓線的對應點使其偏差部分平均化來形成合成輪廓線。此合成輪廓線資料或對合成輪廓線實施所定的畫像處理後的輪廓線資料是被登錄至記憶體1209，使用在二次元形狀評價部1214的圖案評價。
二次元形狀評價部1214是根據例如圖8~圖10所例示那樣的評價法來實行利用參照圖案(2次元形狀圖案)的圖案評價。另外，在圖8的例子是說明1次元評價對象圖案與參照圖案為相同的例，但亦可為別的圖案。
在圖8所例示的圖案801是進行利用測長箱802的1次元測定(1次元測定部803的測定)之圖案，亦為用以藉由進行複數的同一曝光條件、同一形狀的圖案的合成來形成參照圖案的圖案。
作成參照圖案801後，利用此圖案來進行測定部804的評價。測定部804是被設定於與1次元測定部803垂直的方向。掃描電子顯微鏡的情況，對於電子射束的掃描線方向(X方向)垂直的邊緣，相對性水平方向的邊緣有時對比度(contrast)難出現。因此，首先，進行1 次元測定部803的測定，找出足夠形成參照圖案的曝光條件之後，形成合成輪廓線，藉由該合成來實現水平方向的輪廓線的高精度化後，進行測定部804的評價，藉此可進行2方向的尺寸精度的高精度化、及2個評價結果的曝光條件的鎖定。
曝光條件的鎖定是例如預先設定理想尺寸(例如設計資料上的尺寸)，抽出該理想尺寸或顯示包含理想尺寸的所定範圍的尺寸值之圖案的曝光條件，藉由選擇此曝光條件範圍及由1次元測定所求取的曝光條件範圍的重疊範圍作為適當的曝光條件範圍(製程容許度領域)來實行。
圖9是表示根據設計資料來形成的線圖資料901與合成輪廓線902的複數的對應點間的尺寸測定處903的測定例圖。被稱為EPE(Edge Placement Error)測定的該測定是評價圖案的複數方向的尺寸，因此可取得在1次元測定未能取得之2次元形狀的評價結果。例如，在1次元測定是即使顯示其測定結果因雜訊而不同的值也會有不得而知的情況，但如圖9所例示般，例如進行全周圍測定，予以加算平均，藉此可進行圖案對於設計資料全體為膨脹或收縮等的判斷。
例如在1次元測定結果重疊雜訊，被判斷成圖案對於設計資料膨脹時，相反的全周圍方向的平均值縮小時，可知原本的1次元測定結果有誤。因此，亦可根據1次元測定結果與2次元測定結果的比較來進行參照圖案 的選擇是否為適當的判定。
圖10是表示以合成輪廓線902的一部分作為二次元評價對象的例圖。在評價對象領域1001中包含合成輪廓線902的角落部。亦可對此角落部的曲率或EPE測定結果先設定所定的臨界值範圍，將該範圍所含的曝光條件設為根據二次元評價結果的製程容許度領域。例如當理想的角落的曲率在經驗上得知時，藉由設定此臨界值範圍，可特定根據二次元評價結果的製程容許度領域。曲率的運算是例如可將近似函數配適於輪廓線而求取。
藉由將以上那樣的形狀評價參數作為與參照圖案的比較對象，可根據圖案的二次元的評價，進行製程容許度領域的選擇。
另外，在本實施例是針對使用SEM作為畫像取得裝置的例子來進行說明，但亦可利用由集束離子射束(Focused Ion beam：FIB)裝置等其他的荷電粒子線裝置所取得的畫像等來進行1次元測定或利用2次元圖案的評價。
如以上般取得的1次元測定結果或2次元評價結果是記憶於例如圖11所例示的資料庫，藉此可作成圖6所例示般的製程容許度。
在圖11所例示的資料庫是記憶有聚焦量(Focus)及劑量(Dose)的組合作為曝光條件(Process condition)，可按該等聚焦量與劑量的組合來與1次元測定結果或2次元評價結果有所關聯而記憶。例如，可將圖8所例示的 1次元測定部803的測定結果記憶於CD value 1，將測定部804的測定結果記憶於CD value 2。並且，圖9所例示的EPE測定結果是亦可將其加算平均值記憶於Average EPE。而且，亦可將圖10所例示的評價對象領域的圖案的曲率記憶於Curvature。又，亦可由輪廓線內的畫素數等來求取合成輪廓線與評價對象圖案的面積比，將該比記憶於Area ratio。
在本實施例是只要進行根據1次元測定結果的製程容許度解析、及至少利用1個參照圖案的製程容許度解析，便可進行製程容許度領域的鎖定。然後，利用複數的2次元評價結果來更進一步進行鎖定，便可更進一步進行製程容許度的鎖定或1次元測定結果的適否的判斷等。
以下，詳細說明圖7的流程圖。首先，在掃描電子顯微鏡本體1201的試料室內導入FEM晶圓(步驟701)。形成於FEM晶圓的圖案的曝光條件是與其形成的位置資訊一起記憶於記憶體1209等。其次，在各不同的曝光條件領域(例如發射單位)，於設計資料上，進行同一形狀的圖案的所定的1次元測定部位的測定(步驟702)。
在本例中，為了特定可根據1次元測定來判斷的適當製程容許度領域，而實行所定數量的測定，其終了後，特定1次元測定結果最接近設計值的圖案、最接近操作者任意設定的1次元測定結果的圖案、或操作者任意 設定的1次元測定結果範圍所包含的圖案(步驟703)。
其次，在與所被特定的圖案同一曝光條件下作成的圖案內，取得設計資料上複數的同一形狀圖案的畫像(步驟704)。在此，例如只要可預先將成為參照圖案的基礎的圖案的樣板記憶，以匹配處理部1210的圖案匹配來特定位置，便可實現參照圖案作成的自動化。根據如此取得的畫像資料來實行輪廓線抽出部1212的輪廓線化(步驟705)。如此形成的設計資料上同一形狀的圖案，同一曝光條件下作成，且藉由合成輪廓線形成部1213來合成被配置於不同位置的複數的圖案的輪廓線，藉此形成參照圖案(步驟706)。
以上那樣作成的參照圖案可想像某程度接近以理想的曝光條件所作成的圖案，因此藉由以此參照圖案作為比較對象，可選擇大概的曝光條件的範圍。
利用如此作成的參照圖案，進行與1次元測定方向不同的方向的圖案評價，實行2次元形狀的評價(步驟707)。
由至此為止的測定或評價，可根據1次元測定來判斷成適當的曝光條件的範圍、及可藉由利用參照圖案的評價來判斷成適當的曝光條件的領域會被特定，因此由兩者的和(and)條件(製程容許度上的重疊領域)來進行製程容許度的鎖定，將被鎖定的製程容許度資訊記憶於記憶體1209等。
若根據以上那樣的構成，則可持某程度的精 度來作成參照圖案，且可根據複數的製程容許度的同定資訊，進行製程容許度的鎖定。

Claims (8)

  1. 一種半導體評價裝置，係具備根據藉由荷電粒子線裝置所取得的畫像來進行試料上所形成的圖案的評價的運算處理裝置之半導體評價裝置，其特徵為：前述運算處理裝置係根據藉由前述荷電粒子線裝置所取得的訊號來進行形成於前述試料上的圖案的尺寸測定，選擇該尺寸測定結果符合所定的條件的圖案、或形成該圖案時的曝光條件，將被選擇的曝光條件下作成的圖案、或與被選擇的圖案處於已知的位置關係的圖案，設計資料上由同一形狀的圖案的畫像取得的輪廓線資料合成，形成合成輪廓線資料，以該合成輪廓線資料作為參照圖案，評價根據前述畫像所取得的圖案資訊，前述運算處理裝置係具備預先記憶尺寸測定結果的容許範圍的記憶媒體，抽出該容許範圍所包含的圖案的第1曝光條件的範圍。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體評價裝置，其中，前述運算處理裝置係具備記憶前述參照圖案的形狀評價參數的容許範圍的記憶媒體，抽出該容許範圍所包含的圖案的第2曝光條件的範圍。
  3. 如申請專利範圍第2項之半導體評價裝置，其中，前述運算處理裝置係選擇前述第1曝光條件的範圍、及前述第2曝光條件的範圍的重疊範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體評價裝置，其中，前述運算處理裝置係根據曝光條件不同的複數的圖案 的尺寸測定的實施來選擇前述尺寸測定結果符合所定的條件的圖案、或形成該圖案時的曝光條件。
  5. 一種電腦程式，係根據藉由荷電粒子線裝置所取得的畫像來使形成於試料上的圖案的評價實行於電腦的電腦程式，其特徵為：該程式係使前述電腦根據藉由前述荷電粒子線裝置所取得的訊號來進行形成於前述試料上的圖案的尺寸測定，選擇該尺寸測定結果符合所定的條件的圖案、或形成該圖案時的曝光條件，將被選擇的曝光條件下作成的圖案、或與被選擇的圖案處於已知的位置關係的圖案，設計資料上由同一形狀的圖案的畫像取得的輪廓線資料合成，形成合成輪廓線資料，以該合成輪廓線資料作為參照圖案，評價根據前述畫像所取得的圖案資訊，前述程式係使前述電腦抽出預先被記憶的尺寸測定結果的容許範圍所包含的圖案的第1曝光條件的範圍。
  6. 如申請專利範圍第5項之電腦程式，其中，前述程式係使前述電腦抽出預先被記憶的形狀評價參數的容許範圍所包含的圖案的第2曝光條件的範圍。
  7. 如申請專利範圍第6項之電腦程式，其中，前述程式係使前述電腦選擇前述第1曝光條件的範圍、及前述第2曝光條件的範圍的重疊範圍。
  8. 如申請專利範圍第5項之電腦程式，其中，前述程式係使前述電腦根據曝光條件不同的複數個圖案的尺寸測定的實施來選擇前述尺寸測定結果符合所定的條件的圖 案、或形成該圖案時的曝光條件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016045901A1 (en) 2014-09-22 2016-03-31 Asml Netherlands B.V. Process window identifier
US10747830B2 (en) * 2014-11-21 2020-08-18 Mesh Labs Inc. Method and system for displaying electronic information
JP6581835B2 (ja) 2015-07-31 2019-09-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体デバイスの評価条件設定方法、及び評価条件設定装置
KR102640848B1 (ko) * 2016-03-03 2024-02-28 삼성전자주식회사 시료 검사 방법, 시료 검사 시스템, 및 이들을 이용한 반도체 소자의 검사 방법
KR102582665B1 (ko) * 2016-10-07 2023-09-25 삼성전자주식회사 집적 회로의 패턴들을 평가하는 시스템 및 방법
JP2018072225A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 オムロン株式会社 制御システム、その制御方法およびそのプログラム
US11600536B2 (en) * 2019-07-04 2023-03-07 Hitachi High-Tech Corporation Dimension measurement apparatus, dimension measurement program, and semiconductor manufacturing system
CN110491797B (zh) * 2019-09-29 2021-10-22 云谷（固安）科技有限公司 线宽测量方法及设备
CN110865518B (zh) * 2019-11-28 2021-12-14 上海华力微电子有限公司 检测晶片上下层叠对的方法和设备

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060171593A1 (en) * 2005-02-01 2006-08-03 Hitachi High-Technologies Corporation Inspection apparatus for inspecting patterns of a substrate
JP4943304B2 (ja) * 2006-12-05 2012-05-30 株式会社 Ｎｇｒ パターン検査装置および方法
US7796804B2 (en) 2007-07-20 2010-09-14 Kla-Tencor Corp. Methods for generating a standard reference die for use in a die to standard reference die inspection and methods for inspecting a wafer
JP5276854B2 (ja) 2008-02-13 2013-08-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン生成装置およびパターン形状評価装置
JP5622398B2 (ja) * 2010-01-05 2014-11-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ Ｓｅｍを用いた欠陥検査方法及び装置
US9390490B2 (en) 2010-01-05 2016-07-12 Hitachi High-Technologies Corporation Method and device for testing defect using SEM
JP6063630B2 (ja) 2012-03-19 2017-01-18 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン計測装置、及び半導体計測システム

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