TWI604177B - Pattern measuring device and defect inspection device - Google Patents

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TWI604177B
TWI604177B TW105100805A TW105100805A TWI604177B TW I604177 B TWI604177 B TW I604177B TW 105100805 A TW105100805 A TW 105100805A TW 105100805 A TW105100805 A TW 105100805A TW I604177 B TWI604177 B TW I604177B
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山口聡
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日立全球先端科技股份有限公司
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Description

圖案測定裝置及缺陷檢查裝置
本發明，係關於圖案測定裝置、及供圖案測定用的電腦程式，尤其關於供於進行在設計資料上被均等地排列的圖案的測定用的圖案測定裝置、及電腦程式。
半導體裝置的大規模化、高積體化正在進展。支撐此等進步者係微細加工技術。其中，尤其光刻技術係由於投影曝光裝置的波長的短波長化、投影透鏡的高NA化等而進展至今。然而，此等亦到達極限，採用紫外光、遠紫外光的方式係大概40nm半間距為極限。在將此打破的方式方面，雖正開發運用EUV光的方法，惟尚未到達實用化。對此，運用各種的加工技術下的圖案形成法、運用材料的特性下的新的方法等正被開發。
其一有以自對準將圖案進行2倍化的SADP法(Self Aligned Double Patterning)(非專利文獻1)、4倍化的SAQP法(Self Aligned Quadruple Patterning)等。此方法，係在以光刻所形成的圖案的側壁選擇性殘留抗蝕刻性高的材料，以光刻而形成的圖案係刪除，將殘留 的側壁用作為圖案。因此，重覆2次可將1個圖案進行2倍化的此步驟時，亦可進行4倍化。換言之，可將圖案之間距微細化成1/2、1/4等。
此外，運用材料的特性下的圖案n倍化法方面係存在運用自感組裝化程序、DSA(Directed Self Assembly)(非專利文獻2)的方法。此方法，係利用以下情形的方法：運用合成被稱作高分子嵌段共聚物的2種類的聚合物並予以嵌段聚合的材料，利用2種類的聚合物的熱力學的特性的差異而自組裝化。可在以光刻而形成的圖案(導引圖案)的內側形成複數個圖案，或可在大尺寸的孔的內側自對準地形成微細的孔。
另一方面，於專利文獻1係說明：於根據光罩的掃描電子顯微鏡影像而獲得的輪廓線影像，重疊複數個基準線，運用該基準線而進行測定。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本發明專利公開2011-137901號公報(對應美國發明專利公開公報US2012/0290990)
非專利文獻
非專利文獻1：H. Yaegashi、et al., “Novel approaches to implement the self-aligned spacer DP process Towards 22-nm Nodes,”, Proc. Of SPIE、832483241-M
非專利文獻2：B.Rathsack、et al.,“Pattern scaling with directed self assembly through lithography and etch process integration”, Proc. Of SPIE、 83230B-1 (2012)
依如揭露於非專利文獻1、2的圖案化法時，雖可形成超過依投影曝光裝置的射束的波長而定的極限的微細圖案，惟由於運用與形成於光罩的圖案形狀被直接轉印於樣品上的迄今為止的圖案化技術係不同的程序、材料等，故進行因該不同的評估為理想。非專利文獻1、非專利文獻2係未揭露關於如此之評估法，此外，專利文獻1亦未探討任何關於針對在DSA、SADP、SAQP、SAOP(Self Aligned Octuple Patterning)法等的光罩方面不存在的圖案進行評估的手法。尤其，並未探討任何關於針對相同的圖案被連續而排列的樣品而適當地進行評估的手法等。
以下，說明關於以針對藉將形成在光罩方面不存在的圖案的圖案化法從而形成的圖案而適當地進行評估為目的圖案測定裝置、及供圖案測定用的電腦程式。
供於達成上述目的用的一態樣方面，於以下提出一種圖案測定裝置，具備運用將射束照射於樣品從而獲得的資料而針對形成於前述樣品的圖案的尺寸進行測定 的運算裝置，前述運算裝置，係基於將射束照射於前述樣品從而獲得的資料，而抽出前述圖案的座標資訊，運用該座標資訊而生成進行前述圖案的尺寸測定時的測定基準資料。
供於達成上述目的用的其他態樣方面，提出一種缺陷檢查裝置，具備運用將射束照射於樣品從而獲得的資料而檢測出前述樣品上的缺陷的運算裝置，比較將射束照射於前述樣品從而獲得的第1影像與針對該影像實施自相關處理從而獲得的第2影像，而檢測出缺陷。
供於達成上述目的用的再其他態樣方面，提出一種圖案測定裝置，具備運用將射束照射於樣品從而獲得的資料而針對形成於前述樣品的圖案的尺寸進行測定的運算裝置，從前述樣品的資料而抽出形成於前述樣品上的複數個第1圖案的座標資訊，生成測定形成於該第1圖案間的第2圖案時的測定基準資料。
依上述構成時，變得可進行供以針對藉將形成在光罩方面不存在的圖案的圖案化法從而形成的圖案而適當地進行評估用的基準資料的生成、或缺陷的檢查。
101‧‧‧電子源
102‧‧‧引出電極
103‧‧‧一次電子束(帶電粒子束)
104‧‧‧第一聚焦透鏡
105‧‧‧光圈
106‧‧‧第二聚焦透鏡
107‧‧‧二次電子檢測器
108‧‧‧對準線圈
109‧‧‧偏向線圈
110‧‧‧接物鏡
111‧‧‧樣品
112‧‧‧工作台
113‧‧‧樣品室
114‧‧‧二次電子
115‧‧‧高電壓控制裝置
116‧‧‧第一聚焦透鏡控制部
117‧‧‧第二聚焦透鏡控制部
118‧‧‧二次電子信號放大器
119‧‧‧對準控制部
120‧‧‧偏向信號放大器
121‧‧‧接物鏡控制部
122‧‧‧偏向信號控制部
123‧‧‧影像處理處理器
124‧‧‧二次電子影像顯示裝置
〔圖1〕針對掃描電子顯微鏡的概略進行繪示的圖。
〔圖2〕針對測定圖案尺寸、間距等之例進行繪示的圖。
〔圖3〕針對在SEM影像上配置作為測定基準的標格之例進行繪示的圖。
〔圖4〕針對往SEM影像的標格線資訊的登錄程序進行繪示的流程圖。
〔圖5〕針對往設計資料的標格線資訊的登錄程序進行繪示的流程圖。
〔圖6〕針對採用標格線的計測程序的概略進行繪示的流程圖。
〔圖7〕針對DSA圖案的SEM影像的一例進行繪示的圖(實際的200K倍下的FOV影像)。
〔圖8〕針對包含掃描電子顯微鏡的測定系統的一例進行繪示的圖。
〔圖9〕針對生成測定基準資料的程序進行繪示的流程圖。
〔圖10〕針對SEM影像的自相關圖、亮度反轉影像、互相關圖、圖案座標圖的一例進行繪示的圖。
〔圖11〕針對標格設定部的一例進行繪示的方塊圖。
〔圖12〕針對標格構造判定表進行繪示的圖。
〔圖13〕針對運用SEM影像而確定樣品的缺陷的程序進行繪示的流程圖。
〔圖14〕針對在供於確定缺陷位置用的處理中所使 用的中間結果影像的一例進行繪示的圖。
〔圖15〕針對在供於確定缺陷位置用的處理中所使用的互相關圖、相關圖間的差分影像進行繪示的圖。
〔圖16〕針對具備缺陷檢測功能的標格設定部的一例進行繪示的方塊圖。
〔圖17〕針對邊緣檢測法的1例進行繪示的圖。
〔圖18〕針對標格線的選擇方法進行繪示的圖。
〔圖19〕針對計測圖案的分組方法進行繪示的圖。
〔圖20〕針對被分組的影像的一例進行繪示的圖。
〔圖21〕針對圖案間距離的計測方法進行繪示的圖。
〔圖22〕針對圖案間距離結果的分組方法進行繪示的圖。
〔圖23〕針對從DSA的導引圖案而生成理想標格的方法進行繪示的圖。
〔圖24〕針對導引圖案與DSA孔圖案的一例進行繪示的圖。
〔圖25〕針對導引圖案與DSA孔圖案計測處理程序進行繪示的流程圖。
〔圖26〕供於說明導引圖案與DSA孔圖案計測用的圖。
〔圖27〕針對標格生成部的一例進行繪示的方塊圖。
〔圖28〕針對生成DSA圖案測定用標格的程序進行繪示的流程圖。
DSA、SAxP等的新的圖案化法，係與一般的光刻下的圖案形成法不同，可較簡單地達成微細化。另一方面，存在如下特徵：由於各種的程序、材料等的變異，使得圖案的形狀發生變化。此外，採用此等技術的結果，裝置圖案的單純化亦同時進展。代表性的設計手法方面存在標格設計(Gridded Design)法。此方法係盡可能將裝置圖案直線化，配置於被排列的標格上的方法，適用於前述的SADP法、DSA技術等。如此，微細加工技術係取得重大的變革。
以下說明之實施例，係供於：準確捕捉此等最新的圖案形成技術的尺寸變動而計測，從而實現高準度的微細加工、高性能裝置製造。
另一方面，在採用電子束(electron beam)的計測方法，係根據來自被計測圖案的邊緣的二次電子、反射電子等的強度分布而辨識前述邊緣，求出期望的邊緣與邊緣之間隔，求出圖案的尺寸(CD：Critical dimension)、圖案之間距等。進行如此之測定時，雖可考慮夾著欲求的邊緣而配置基準線，根據被基準線所夾的內部的二次電子強度分布等進行邊緣的辨識，從而選擇計測位置，惟對於作為評估對象的圖案，需要將基準線設定於按照了評估目的之適切的位置。
另一方面，本實施例，係關於供於實現半導 體製程中之裝置的製造良率提升用的在製程中的計測技術。尤其，關於採用利用處理技術、材料特性而將圖案n倍化的所謂自對準圖案形成程序時的尺寸計測方法及適於此的計測裝置。
在採用一般的光刻下的圖案形成方面，係將遮罩圖案，運用縮小投影曝光裝置而於晶圓上轉印圖案。在此方式下係以遮罩圖案而保障圖案之間距，故誤差量極小，可忽視。因此，圖案形成的作出結果評估係主要以圖案的尺寸(CD：Critical Dimension)為主。此外，在半導體的製造中為重要的管理項目之重疊(Overlay)的餘裕管理，係能以異層間的位置對準誤差與圖案的尺寸(CD：Critical Dimension)的管理而進行。然而，採用自對準程序等的情況下，除了稱作核心圖案的以光刻而形成的圖案以外，將自對準形成於核心圖案的周邊的ALD(Atomic Layer Deposition)層等的側壁圖案用作為圖案。因此，ALD的膜厚誤差、核心阻抗圖案的尺寸等會引起圖案位置的變動。
因此，由於ALD膜形成等的程序的變動，使得不僅CD，亦會引起圖案位置的變動。僅以尺寸計測，係雖可進行圖案的線寬、間隔等的計測，惟不適於圖案位置的計測。亦即，因為並無在計測畫面內可確定位置的圖案。
在本實施例，係提供概括評估CD變動、位置變動等的方法。藉此，變得可評估亦含圖案位置誤差的圖 案邊緣的位置資訊，可防止因重疊誤差所致的裝置特性的劣化於未然，可提升裝置的製造良率。在本實施例的計測，係將圖案重心或邊緣的位置以相對於基準線或基準點的偏量而表現。具體而言在CD-SEM計測畫面內的大致全區配置複數個基準線或基準點，將各圖案邊緣或圖案重心與基準線進行對準後，計測圖案邊緣與基準線或基準點的距離。基準線或基準點，係可選擇：根據被測定圖案的排列進行自動計測而配置的方式與輸入設計值而顯示的方式。
此外，除被測定圖案以外配置供於決定基準間距及位置用的計測圖案，以此圖案求出圖案間距、求出基準線位置等亦有效於計測精度提升。此外，亦可附加針對計測畫面的畸變進行校正的功能。亦可將形成有校正用圖案的晶片配置於計測裝置內。此外，校正用的圖案計測結果係應用於畫面畸變修正，可配合畫面畸變，而設置配置基準線或基準點的功能。
在本實施例，係說明關於在針對藉自對準n倍化圖案形成法、採用自感組裝化材料下的圖案形成法等而形成的圖案進行評估方面適合的裝置、及電腦程式。依本實施例時，在尖端裝置製造中之圖案形成的作出結果管理、尺寸、位置準度的提升成為可能，可大為有助於製造良率的提升、穩定化。
圖1係掃描型電子顯微鏡之構成概要的方塊圖。整體控制部125係基於從使用者介面128藉作業員而 輸入之電子的加速電壓、晶圓111之資訊、觀察位置資訊等，經由電子光學系統控制裝置126、工作台控制裝置127，而進行裝置整體之控制。晶圓111係經由未圖示之樣品搬送裝置，而通過樣品交換室後被固定於在樣品室113之工作台112上。
電子光學系統控制裝置126係遵照來自整體控制部125之命令而控制：高電壓控制裝置115、第一聚焦透鏡控制部116、第二聚焦透鏡控制部117、二次電子信號放大器118、對準控制部119、偏向信號控制部122、接物鏡控制部121。
藉引出電極102從電子源101引出之一次電子束103係被藉第一聚焦透鏡104、第二聚焦透鏡106、接物鏡110而收束並照射於樣品111上。途中電子束係通過光圈105，藉對準線圈108使得其軌道被調整，此外藉經由偏向信號放大器120而從偏向信號控制部122接收信號之偏向線圈109從而對於樣品上二維地進行掃描。因對於晶圓111之一次電子束103的照射，而從樣品111所放出之二次電子114係被藉二次電子檢測器107而捕捉，經由二次電子信號放大器118而被用作為二次電子影像顯示裝置124之亮度信號。二次電子影像顯示裝置124之偏向信號與偏向線圈之偏向信號係同步，故在二次電子影像顯示裝置124上係忠實重現晶圓111上之圖案形狀。另外，影像處理處理器123、二次電子影像顯示裝置124等可為通用的電腦、監視器等。於影像處理處理器123係連接著 記憶裝置1231，可酌情讀出被登錄的資訊。此外，為了作成使用於圖案之尺寸計測的影像，對於從二次電子信號放大器118所輸出之信號在影像處理處理器123內作AD轉換，作成數位影像資料。另外從數位影像資料作成二次電子圖檔。
針對從所作成之二次電子圖檔進行計測之範圍，手動、或基於一定的演算法而自動進行選擇，將選擇範圍之像素數算出。從藉一次電子束103而掃描之觀察區域的實際尺寸與對應於該觀察區域之像素數而計測在樣品上之實際尺寸。
另外，以上的說明雖在帶電粒子束裝置之一例方面，舉使用電子束之掃描型電子顯微鏡為例而說明，惟不限於此，亦可例如為使用離子束之離子束照射裝置。此外，在以下的說明係有時將執行如後述的處理的執行主體稱作演算處理裝置。
圖8，係針對包含掃描電子顯微鏡的測定系統的一例進行繪示的圖。於本系統，係包含由SEM主體801、該SEM主體的控制裝置802、及演算處理裝置803所成之掃描電子顯微鏡系統。於演算處理裝置803，係內置對控制裝置802供應既定的控制信號、及執行以SEM主體801而獲得的信號的信號處理的運算處理部804、記憶所獲得的影像資訊、配方資訊的記憶體805。另外，在本實施例，係雖以控制裝置802與演算處理裝置803為不同形體者而說明惟亦可為一體型的控制裝置。
由於藉偏向器的射束掃描，因而從樣品所放出的電子、或以轉換電極而產生的電子，係被以檢測器806捕捉，被以內置於控制裝置802之A/D轉換器而轉換成數位信號。藉內置於演算處理裝置803的CPU、ASIC、FPGA等的影像處理硬體，而進行依照目的之影像處理。
於運算處理部804，係包含：基於藉檢測器806而檢測出的信號，而作成波形圖檔的圖檔作成部807；基於藉圖檔作成部807而作成的波形圖檔，或基於將信號波形一次微分、或二次微分從而獲得的信號波形，而測定圖案尺寸的測定處理執行部808。此外，如後所述，在該測定處理執行部808，係執行所設定的標格與圖案的重心(重心與中心為一致的情況下，係亦可為中心)之間的尺寸測定處理。此情況下，可採取例如將以次像素單位而抽出的座標值的差分及/或其向量當作測定結果。在圖案重心演算部810，係從基於設計資料、模擬資料等而獲得的圖案資料、含於SEM影像的圖案的邊緣資訊、及從圖案邊緣資訊所抽出的圖案的輪廓線資料，抽出圖案的重心位置(座標)。求出重心位置的手法方面，例如圓形圖案的情況下，係可採取作成以邊緣位置為基準的距離影像，檢測出從封閉圖形內的邊緣距離最遠的位置，從而求出重心，亦可採取將由多角形所成之封閉圖形分割成複數個三角形，積算三角形的面積與重心，除以全面積，從而求出重心。
在位置對準處理部811係以使基於設計資料或模擬資料的圖案資料而獲得的圖案重心位置與基於SEM影像的邊緣資料等而獲得的圖案重心位置一致的方式，進行兩資料間的位置對準。另外，在以下說明的實施例係雖主要說明關於進行複數個圖案的重心間的位置對準之例，惟此情況下，以對應的重心位置間的距離的合計值成為最小的方式而執行兩資料間的位置對準。
位置對準圖案選擇部812，係基於既定的基準，而選擇用於位置對準的(用於抽出位置對準用的重心位置的)圖案。例如，針對藉SAxP而形成的圖案進行評估的情況下，若亦包含其以外的圖案而進行位置對準，則無法進行適當的評估。所以，為了以自動選擇按照了評估目的的位置對準用圖案，在位置對準圖案選擇部812，係基於藉輸入裝置815而輸入的測定目的、測定對象圖案資訊等，而選擇性讀出被記憶於設計資料記憶媒體814的藉SAxP而作成的區域，而於位置對準處理部811登錄為位置對準用影像。或者，讀出藉SAxP而作成的圖案區域與包含其以外的區域的區域的設計資料，選擇性將藉SAxP而形成的圖案登錄為位置對準用影像。
演算處理裝置803，係基於藉輸入裝置815而輸入的測定條件等，而執行邊緣或圖案的確定、測定等。此外，於運算處理部804，係內置：依藉輸入裝置815而輸入的條件，從設計資料記憶媒體814讀出設計資料，酌情從向量資料轉換成布局資料的設計資料抽出部813；在 設計資料抽出部813，係從設計資料抽出後述之測定所需的資訊。
再者於設在經由演算處理裝置803與網路而連接的輸入裝置815的顯示裝置，係顯示對於操作者顯示影像、檢查結果等的GUI。
另外，可將演算處理裝置803之控制、處理等的一部分或全部，分配給搭載了CPU、可累積影像的記憶體等的電子計算機等而進行處理/控制。此外，輸入裝置815，係亦作用為將含測定、檢查等所需的電子裝置的座標、圖案的種類、攝影條件(光學條件、工作台的移動條件等)的測定條件，設定為攝像配方的攝像配方作成裝置。此外，輸入裝置815，係亦具備以下功能：將所輸入的座標資訊、關於圖案的種類的資訊等，與設計資料的層資訊、圖案的識別資訊等對照，從設計資料記憶媒體814讀出必要的資訊。
記憶於設計資料記憶媒體814的設計資料，係以GDS格式、OASIS格式等表現，被以既定的形式而記憶。此外，設計資料，係只要顯示設計資料之軟體可顯示其格式形式，可作為圖形資料而處理，則不問其種類。此外，圖形資料，係代替顯示基於設計資料而形成的圖案的理想形狀的線段影像資訊，亦可為藉實施曝光模擬從而實施了為了變得接近實際圖案的變形處理後的線段影像資訊。
此外，於例示於圖8的測定系統，係含有供 於針對形成於光罩的圖案的尺寸進行測定用的光罩測定用SEM516。以光罩測定用SEM516而獲得的光罩的測定結果、影像資料、及座標資訊等，係記憶於演算處理裝置803的記憶體805等。光罩測定用SEM
實施例1
在本實施例，係說明關於：對於藉掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope：SEM)而獲得的影像，重疊作為基準線(點)的標格，從而評估圖案的計測法。圖2，係針對基於對緣間測定而評估圖案的計測法進行說明的圖。從計測圖案影像200決定藉預先登錄的圖案位置資訊或圖案辨識而獲得的影像上的計測圖案201其他位置。接著根據該等位置資訊而檢測出圖案邊緣，根據該邊緣資訊而計算圖案CD203(圖案寬)、圖案間距離204等。另外，影像上的計測圖案位置，係能以例如藉區域指定游標205而取出的影像的一部分與影像上的其他圖案的模版匹配而檢測。在如此之計測法下，係雖可進行圖案的線寬、間隔等如此的相對的計測，惟各圖案是否已形成於目標的座標上屬不明。
於是在本實施例中，係提出以下計測法：對於SEM影像(或基於SEM影像而獲得的輪廓線影像)，重疊標格(測定基準資料)並將該標格作為基準(測定始點或測定終點)。於圖3，針對將標格配置於SEM影像之例進行繪示。顯示於二次電子影像顯示裝置124上的標格 配置畫面300，係於計測圖案影像200疊置基準線X301與基準線Y302的影像。另外，複數個基準線X/Y，係能以任意的基準點303與間距X304及間距Y305作表現。
針對基於標格圖案的配置而測定圖案之例，利用圖3及圖6作說明。運用標格下的測定程序，係分成登錄標格資訊的程序(S600)與執行標格計測的程序(S601-S605)。
標格計測執行時，將預先登錄的標格資訊從記憶裝置1231或記憶體805，讀取至影像處理處理器123或演算處理裝置803(S601)。影像處理處理器123或演算處理裝置803的圖案重心位置演算部810，係取得計測圖案影像(S602)，根據利用以圖2作說明的手段而求得的圖案邊緣310以計算圖案重心311。計算重心位置的手法可考慮各種手法，可例如採取：抽出圖案的邊緣後，形成以圖案邊緣為基準的距離影像從而求出圖案重心(或中心)。
接著計算與是複數個基準線X/Y的交點中的1個交點的計測基準點312的距離，輸出偏量313。同樣地將此等處理對於畫面內的全圖案作實施，以偏量的總和成為最小的方式而將基準點303對準(S603)。此情況下，於視野內，包含藉SAxP而形成的圖案以外的圖案、藉自對準而形成的圖案以外的圖案等的情況下，使該等圖案為遮罩(不使特定圖案以外的圖案為對準的對象)，進 行對準，使得可選擇性評估藉SAxP等而形成的圖案。
另外，於計測畫面內或畫面外存在基準圖案，預先已對準的情況下係可考慮不實施本處理。對準後，將基準線配置於畫面(S604)，而計測基準線與圖案的相對位置(S605)。亦可同樣地準備對準邊緣點而非重心的基準線從而同時輸出圖案CD203。標格線資訊係可運用實際所取得的SEM影像而登錄，亦可使用圖案的設計資料而登錄。此外，圖案間間隔，係(有時)依高分子嵌段共聚物的種類而定，故可採取：預先準備將高分子嵌段共聚物與標格線資訊(標格線間之間隔)賦予關聯而記憶的資料庫，基於使用的高分子嵌段共聚物的選擇，而讀出標格線資訊。
標格線間之間隔，係設定為與設計資料上的圖案間間隔相同。藉DSA、SAxP等而形成的圖案，係雖只要如設計資料而理想地形成，則應會被以與標格線相同的間隔(例如等間隔)而形成，惟有時會由於導引圖案的作出結果差、程序條件的變動(例如作為遮罩層之層的膜厚的變動)等，使得於間隔方面發生變異。如上所述，由於測定複數個圖案的重心位置間的尺寸，使得不單偏差，另可獲得在掌握偏差的理由方面足夠的資訊。關於此點係於後進一步敘述。
圖7係針對在顯示藉DSA法而形成的圖案、供於應用DSA法用的導引圖案等的影像上配置標格之例進行繪示的圖。例示於圖7的影像係以倍率200K倍(視 野大小邊長670nm)而取得者，於此取得影像701，重疊標格圖案702(基準圖案)。因自感組裝化現象而排列於導引圖案703內的圖案704係不僅適當地評估其大小，亦評估被形成的位置，使得可進行自感組裝化程序的適當的評估。此外，導引圖案703係雖基於藉縮小投影曝光裝置的圖案化而作成，惟取決於導引圖案703的作出結果，有時排列於該導引圖案703內的圖案704未被形成於適當的位置。尤其如導引圖案的邊緣變形或形狀畸變的情況下，有可能圖案未被排列於適當的位置。
圖7之例係將基準圖案706用的導引圖案705，與導引圖案703一起圖案化，以該基準圖案706為基準而設定標格。另外，本例之情況下，於電子顯微鏡的視野內係配置8個基準圖案。此8個基準圖案的圖案間間隔，係以成為排列於導引圖案內的DSA圖案之間隔的整數倍的方式作設定，且以藉自組裝化而形成的圖案位於設計資料上、均等排列於基準圖案間的標格線上的方式設定標格線。由於如此配合DSA圖案尺寸的適切的基準圖案的設定，使得可使標格圖案位於適當的位置。
利用圖4及圖5說明關於使用SEM影像的標格線資訊的登錄方法。將要實施計測的SEM影像讀取至影像處理處理器123、演算處理裝置803等(S401)。此時SEM影像係可使用預先保存於記憶裝置1231、記憶體805等者。使用者係選擇是否以自動圖案辨識而檢測出圖案位置(S402)。選擇自動的情況下係影像處理處理器 123、位置對準圖案選擇部812等執行自動圖案辨識(S403)，計算圖案的檢測座標(S410)。
一般而言半導體圖案係同形狀的重複多，故可將此重複週期以影像處理等作自動辨識而檢測出圖案位置。在本實施例係雖將自動圖案辨識的實施的判斷留給使用者惟在判斷為此時可辨識時則亦可應用於計測執行時。進行非自動的選擇的情況下，使用者係如205指定要計測的圖案區域(S404)。另外，如上所述，可採取：從設計資料、模擬資料等，選擇性抽出藉DSA法而形成的圖案，而當作圖案辨識用模版(圖案重心抽出用影像)。
影像處理處理器123、演算處理裝置803等係執行圖案檢測(S405)，而與自動圖案辨識同樣地計算圖案的檢測座標(S410)。接著分別將從所檢測出的圖案座標群起距離為最小的附近的圖案檢測出(S411)。
於X方向與Y方向分別算出附近圖案間的距離成為最小的距離而決定間距。別的間距的計算方法方面可考慮從X/Y方向、圖案存在的方向等的投影波形藉峰值間的距離而求出的方法、藉空間頻率解析而計算的方法、藉自回歸模型而計算的方法等。
與間距計算同時生成暫時的標格線的座標(S412)。執行圖案計測，從計測時所檢測出的邊緣點群求出圖案CD及圖案重心座標(S413)。標格線係使用圖案重心座標而修正暫時的標格線。另外亦同時藉圖案CD生成輔助標格線的座標，顯示於二次電子影像顯示裝置 124(S414)。
無基準圖案的情況下係進至確認(S425)而結束。存在基準圖案的情況下係指定基準圖案區域(S421)或指定基準線(S422)。指定基準線的情況下係檢測出基準圖案的重心座標而再計算。基於再計算的資訊而修正標格線、輔助標格線、基準線等而顯示於二次電子影像顯示裝置124(S424)。
另外，在上述實施例，係作為1個態樣，說明關於以下手法：與作為測定對象的圖案不同地作成基準圖案，基於採用該基準圖案的位置對準，而評估測定對象圖案的位置偏差。以形成1個DSA圖案(孔圖案)的方式而設定的導引圖案所含的圖案，係與以形成複數個孔圖案的方式而設定的導引圖案所含的圖案進行比較，而形成複數個圖案，不存在發生的偏差，故可適當評估由於特定的原因(導引圖案內包含複數個圖案的情況)而發生的偏差。此外，進行採用複數個基準圖案的位置對準，使得可將各圖案的偏差平均化，結果方面可進行高準度的位置對準。
另外，以作為測定對象的圖案的重心為基準而進行位置對準的情況下，亦由於使複數個圖案為位置對準的對象，而使得可將相對於其他圖案大幅偏差的圖案表露化。
此外，由於使複數個導引圖案內所含的圖案為位置對準的對象，使得可將因導引圖案的作成而起的偏 差表露化。
如上所述，預先生成如標格線的測定基準資料，進行以該資料為基準的評估，使得可尤其適當評估DSA圖案的作出結果參差不一。如此之測定基準資料，係雖可例如考慮從設計資料(布局資料)生成，惟例如導引圖案的作成與設計資料不同，DSA圖案未被適當地形成的情況下，供於適當地評估因導引圖案邊緣的作出結果參差不一而起的變異等用的測定基準方面有時並非適當。換言之，欲選擇性評估DSA圖案的變異等的情況下的測定基準方面係可思考成為不合適者的情況。
於是在本實施例，係說明關於從藉SEM而獲得重複圖案的影像確定影像內的圖案處的方法及以自動生成圖案的標格的方法。圖9，係說明圖案座標確定處理的圖。此外，圖10係針對供於說明圖9的處理流程用的概念圖進行繪示。圖11，係按照圖9的處理程序，而針對生成測定基準資料的標格設定部809的細節進行繪示的方塊圖。
首先，標格設定部809，係讀入SEM影像5101(S5001)，在自相關處理部1101，係作成所讀入的SEM影像的自相關圖5102(S5002)。此處所獲得的自相關圖，係相關值在圖的中心座標最高，峰值之間隔係大約等於SEM影像中的圖案間距間隔。更具體而言，使用與自影像相同的影像，而進行自影像的搜尋，作成使相關值高的部分相對地成為高亮度的圖。
接著，在凹凸判定部1102，係進行SEM影像的圖案的凹凸判定(S5003)。凹凸判定係單純使影像藉大津的2值化等而2值化，可將面積小之側判定為圖案部。低亮度側的面積小亦即圖案凹的情況下，在反轉影像生成部1103，係生成使SEM影像的亮度反轉的亮度反轉影像5103(S5004)。
接著，在互相關處理部1104，係生成自相關圖與SEM影像(圖案凹的情況下係亮度反轉影像)的互相關圖(S5106)(S5005)。互相關圖係可藉正規化相關匹配、亮度值的差的絕對值的合計、亮度值的差的平方的合計等而求出。如此而求出的互相關圖的峰值座標5105，係顯示存在於SEM影像的大約的圖案中心座標。藉峰值檢測部1105而檢測出互相關圖的峰位，使得可生成圖案座標圖(S5006)。
接著在標格構造判定部1106，係進行SEM影像的標格構造的判定處理(S5007)。針對檢測出自相關圖的峰位的峰值圖、或圖案座標圖上的互相鄰接的3點以不會成為直線狀的方式，或以由3點而形成的三角形的面積成為最小的方式進行選擇，依以3點為頂點的三角形的形狀而進行標格構造的判定。如圖12，三角形的各邊相等的正三角形的情況下係六角標格，三角形為直角等腰三角形的情況下係正方標格，等腰三角形的情況下係斜方標格，直角三角形的情況下係矩形標格，不符合前述的情況下係判定為平行體標格。
接著，在標格生成部1107，係上述判定處理後生成平均標格(S5008)。六角標格、斜方標格、平行體格的情況下，求出在平行於上述三角形的各邊地排列的點列下相鄰的點彼此的平均距離。正方標格、矩形標格的情況下係算出分別平行於在標格判定中所使用的三點的相交成直角的2邊的方向上相鄰的點彼此的平均距離。根據如此求出的平均距離而作成平均標格。在標格生成部1107，係算出平均標格後，作成如圖案座標圖的各座標與平均標格的各點的距離成為最小的標格(S5009)。藉此等處理，使得確定SEM上的圖案位置，SEM影像的標格構造，另外可於SEM影像的圖案上生成平均標格。
實施例2
接著針對判定SEM影像中的圖案的缺陷的處理，利用圖13、圖14、圖15、及圖16作說明。另外，在本實施例，係雖說明關於使標格設定部809具有缺陷檢測功能之例，惟不限於此，亦可採取設置執行缺陷檢測的不同的演算處理裝置。
首先，標格設定部809，係讀入SEM影像5401(S5301)，在自相關處理部1101，作成SEM影像的自相關圖5402(S5302)。接著，在標格構造判定部1106，進行自相關圖的標格構造的判定(S5303)。構造判定，係可檢測出自相關圖的峰位，利用以實施例1所說明的標格構造判定處理。標格構造的判定後，在影像切出 部1601，作成自相關圖的取出影像5403。取出區域，係由於可從構造判定算出圖案間距，故設定成不疊於相鄰的圖案的區域(例如，半間距)即可。
接著，為了互相關圖作成，在凹凸判定部1102，進行SEM影像的圖案凹凸判定處理(S5305)，圖案為凹時，在反轉影像生成部1103，生成SEM影像的亮度反轉影像(S5306)。在接下來的處理，係為了確定SEM影像的缺陷位置而將自相關取出影像與SEM影像(圖案凹的情況下係亮度反轉影像)的互相關圖5404，以互相關處理部1104作成(S5307)。
互相關圖，係互相關圖係可藉正規化相關匹配、亮度值的差的絕對值的合計、亮度值的差的平方的合計等而求出。此處所算出的互相關圖係在SEM影像的圖案上存在峰值，不存在圖案的缺陷位置(5405)方面係不出現峰值，故缺陷檢測部1602，係從互相關圖，檢測出未週期性排列的地方，從而確定缺陷位置(S5308)。
未週期性排列的地方係亦存在以進行霍夫變換並以在直線成分的交點上是否存在互相關圖峰值而確定的方法，另外亦可檢測出互相關圖的峰值而以鄰接的峰值是否存在圖案構造份等而確定。再者，存在以下方法：依自相關圖的圖整體與SEM影像整體的互相關圖5501與取出自相關圖的影像與SEM影像整體的互相關圖5502的差分而作成差分圖5503，檢測出缺陷位置5504。在本手法，係在差分圖中峰值5504顯現於缺陷位置，故檢測出 本峰值使得可確定缺陷位置。
實施例3
在本實施例，係利用圖17說明關於利用以前述實施例所生成的互相關圖(圖案座標圖)的峰值座標而檢測出圖案邊緣的方法。首先，算出圖案座標圖的各座標彼此5604的最短距離5605並設定進行邊緣檢測的範圍5606。邊緣檢測範圍，係只要設定成互相關峰值彼此的最短距離的1/2，即可設定不被鄰接的圖案覆蓋的區域。或者，亦可預先設定邊緣檢測範圍。接著，使在前述所生成的圖案座標圖的峰值座標為計測基準位置5604(判斷為缺陷的位置係不實施邊緣檢測)，在邊緣檢測範圍內進行圖案的邊緣檢測。邊緣的檢測手法，係可將閾值設定於從SEM影像所求出的最低亮度與最大亮度之間而檢測出邊緣。閾值係可藉大津的2值化等而自動算出，另外亦可從外部預先設定亮度閾值。閾值以外亦可從圖案座標圖的峰值座標而放射狀地取得亮度圖檔，而使亮度圖檔的微分峰值成為最大之處為邊緣位置。接著進行邊緣檢測是否成功的判定。藉2值化而判定的情況下，係能以邊緣檢測範圍內是否形成封閉曲線而判定。放射狀地取得亮度圖檔而進行邊緣檢測的情況下，係在邊緣檢測範圍內亮度圖檔的微分峰值存在於各方向，且邊緣的變異在既定的範圍內時即判定為邊緣檢測成功。
邊緣檢測成功的圖案，係亦可從邊緣檢測結 果求出各圖案邊緣的重心，以各圖案的邊緣重心與圖案座標圖算出對應的座標的距離從而算出圖案的重心變異。
實施例4
在本實施例，係說明從在前述所生成的圖案座標圖依圖案的排列而生成任意方向的標格資料的方法。圖18，係針對標格生成的程序進行繪示的流程圖。必要的資料係在先前的實施例所說明的圖案座標圖5701，首先在步驟1，係從圖案座標圖5701選擇至少2個欲分組的方向的圖案的座標。使如例示於圖18的座標圖，顯示於例示於圖8的輸入裝置815的顯示裝置，利用未圖示的指向裝置等，而選擇圖案座標5702。
在步驟2，係從在通過所選擇的2個圖案座標的直線的附近的圖案座標點列進行直線近似，生成近似直線5703。再者，對於與近似的直線而平行地排列的圖案座標分別進行直線近似。步驟2，係藉將通過所選擇的2個圖案座標的直線的斜率與圖案座標圖進行霍夫變換亦可算出直線。在步驟3，係以成為與在步驟2所選擇的座標的方向係不同的方向的方式選擇2個圖案座標5704。在步驟4，係與步驟2同樣地進行直線近似。可藉本手法而生成任意方向的標格線5705。
實施例5
在本實施例，係利用圖19說明關於利用標格 線資訊而將計測圖案的尺寸等之特徵量進行分組的手法。首先，在步驟0，將利用記載於上述的實施例之手法等而作成的標格線5801、5802繪於SEM影像上。在步驟1，選擇一個以上作為分組的圖案的基準的標格線5803。接著在步驟2，係選擇一個以上與步驟1係不同方向的標格線5804。最後在步驟3，將在步驟1、步驟2所選擇的標格線的交點5805設定為分組的圖案。使以5805所指定的圖案偏差圖案1週期份時，如例示於圖20的分組影像5806，可分成4個群組。此外，亦可採取如例示於圖20，於其他圖案座標設定基準標格線，從而進行如分組影像5807~5809的分組。
實施例6
在本實施例，係說明關於算出圖案間的邊緣彼此的最短距離的方法。如例示於圖21，使用利用記載於上述的實施例之手法等而設定的標格線資訊而算出圖案間的邊緣彼此的最短距離。具體而言，可藉算出位於標格線5901、5902上的鄰接的複數個對緣間的距離5904，比較所算出的複數個距離5904而算出成為最短的邊緣的組合間的距離5906從而求出圖案間距離。此外，採用標格線使得不僅可算出圖案間的邊緣距離，亦可算出圖案間的重心距離。
實施例7
在本實施例，係說明將圖案間的距離分組而算出的方法。如例示於圖22，首先，對於SEM影像6001，使用利用上述的實施例之手法等而作成的標格線6002而選擇在步驟1作為基準的2個標格線6003。在步驟2，係選擇1個以上與算出距離的方向相同方向的標格線6004。藉本步驟可決定要分組的圖案間距離6005的組合。另外使在本步驟所決定的圖案的組合平行移動，使得亦可將相鄰的排列的圖案間的距離6007指定為同分組。
如以上，於SEM影像上預先設定標格線，使得對於希望測定的複數個圖案、圖案間距離等，可不需分別設定測定位置，而進行概括的測定位置的設定。
實施例8
在本實施例，係說明關於針對以DSA而形成的圖案進行測定時所用的標格線的生成方法。圖23，係說明採用DSA圖案測定用標格的測定法之圖。圖27，係供於針對例示於圖11之標格生成部1107更詳細進行說明用的圖，針對供於利用DSA圖案資訊而生成標格資訊用的標格生成部進行例示者。圖28，係針對基於SEM影像取得而生成DSA圖案測定用標格的程序進行繪示的流程圖。
首先，對於形成有導引圖案(導孔)的樣品上，掃描電子束，取得導引圖案的SEM影像(步驟2801)。作為電子束的掃描對象的樣品，係塗佈供於形成 DSA圖案用的聚合物前者。平均標格生成部2701，係基於在上述之實施例等已說明的標格生成法，而生成導引圖案柵6102(圖23的步驟0、圖28的步驟2802、2803)。
接著，在DSA標格生成部2702，係參照記憶於記憶體805等的或從輸入裝置815所輸入的DSA圖案資訊，而生成DSA圖案測定用標格6103(圖23的步驟1、圖28的步驟2804、2805)。以光刻而生成的導引圖案係被精度佳地生成，故在步驟1，可將導引標格作為理想標格而定義以DSA孔而生成的標格。導引圖案為六角標格時，由於在該半間距之處生成DSA孔，故採取理想標格係在導引圖案的半間距上。如此之資訊係可從用於DSA圖案的聚合物的種類、製造條件等而預先得知，故亦可預先登錄於記憶媒體等，基於上述生成方法，而自動地生成是DSA圖案的測定條件的1者的測定用標格。
顯示於SEM影像的導引圖案，係非如設計資料的理想形狀，而是顯示實際的圖案的形狀。以如上述之手法而形成的DSA圖案測定標格，係顯示實際的導引圖案的形成狀態下的DSA圖案的理想位置，故變得可進行按照了導引圖案的作成的適切的評估。
在圖23的步驟2，係從基於對於DSA圖案生成後的樣品的電子束掃描而獲得的DSA圖案的SEM影像求出圖案的重心座標6104，進行與理想標格的比較並算出與理想座標的重心偏差。另外按每個標格線分組時即可 算出每個方向的圖案的變異、圖案的排列的角度的變異等。
實施例9
本實施例係說明關於針對利用前述所生成的標格資訊而形成的DSA圖案進行計測的方法。將於基板上曝光後被解析的阻抗導引圖案或藉蝕刻而形成的導引圖案與以DSA程序而形成的孔圖案例示於圖24。在DSA程序係可藉導引的尺寸及2種類的聚合物的成分比而控制圖案尺寸、間距等(以下稱作Lo)。
在本實施例係雖示出以2種類的聚合物的成分比1：1將Lo/2(大約孔徑)設定成標格的最小寬度之例惟此值係可配合Lo、DSA孔圖案尺寸、導引圖案形狀而設定。此處係將前述所生成的標格之間距進行2分割而使用之例。
利用例示於圖25的流程圖而說明形成於DSA導引圖案內的2個DSA孔圖案的位置檢測與計測程序。將以通過1個DSA孔圖案中心的方式而取出的X方向波形及Y方向波形例繪示於圖26。DSA孔中心附近的Y波形係雖大致左右對稱惟X方向波形係非對稱，另1個DSA孔圖案之間的信號變低。要決定如此之信號強度因邊緣方向而異的圖案的邊緣係難以依固定之閾值而決定，故從使閾值變化而獲得的導引圖案及DSA孔的形狀評估值決定閾值。從所決定之閾值算出各圖案的計測值。
以下，說明關於處理程序。首先，從標格資訊辨識導引圖案位置與區域(S9001)。區域的辨識係可當做預先登錄的閾值以下的部分，亦能以模版匹配而辨識。在所辨識之導引區域內檢測出像素的最小值、最大值(S9002)，而從最小值至最大值變更閾值(S9003)，同時作成2值影像(S9004)。以各閾值執行粒子解析而算出個數、面積等的評估值(S9005)。檢測出複數個粒子的情況下係針對所有粒子算出評估值。針對將符合預先決定的條件或所輸入的條件的粒子的重心座標或任意的形狀(橢圓、圓等)擬合的位置算出座標(S9006)。此時輸出之值係可為符合條件的全部的情況下的平均值，亦可為乘上對於複數個評估值的權重的值。
對於評估值的條件方面係使用將粒子的個數、面積、圓形度、任意形狀擬合的情況下的殘差。對於孔尺寸係將符合條件下的閾值的粒子的面積、任意形狀等擬合的情況下的面積，尤其將橢圓、圓等擬合的情況下係輸出直徑的平均值等。
在本實施例係雖示出1個導引圖案個數、2個DSA孔圖案的情況惟DSA孔方面係亦可檢測2個以上而計測。可針對畫面內的其他導引圖案與DSA孔圖案實施同樣的處理並輸出各自的計測值。

Claims (13)

  1. 一種圖案測定裝置，具備運用將射束照射於樣品從而獲得的資料而針對形成於前述樣品的圖案的尺寸進行測定的演算裝置，特徵在於：前述演算裝置，係基於將射束照射於前述樣品從而獲得的第1影像與對前述將射束照射於樣品從而獲得的影像實施自相關處理從而獲得的第2影像的相關判定，而抽出前述圖案的座標資訊，運用該座標資訊而生成進行前述圖案的尺寸測定時的測定基準資料。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係基於前述第1影像與第2影像的相關判定，而生成圖案座標圖。
  3. 如申請專利範圍第2項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係進行以含於前述圖案座標圖的複數個座標為頂點的形狀是否為既定的形狀的判定。
  4. 如申請專利範圍第3項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係生成具有因應於前述形狀判定的方向的線段的標格線。
  5. 如申請專利範圍第1項之圖案測定裝置，其中，前述第1影像，係使前述將射束照射於樣品從而獲得的影像的亮度反轉的影像。
  6. 如申請專利範圍第5項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係形成於前述樣品上的圖案為凹圖案的情況下，使前述將射束照射於樣品從而獲得的影像的亮 度反轉，而生成前述第1影像。
  7. 如申請專利範圍第1項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係依前述所抽出的座標資訊的排列，而產生成為進行前述圖案的尺寸測定時的基準的標格線。
  8. 一種缺陷檢查裝置，具備運用將射束照射於樣品從而獲得的資料而檢測出前述樣品上的缺陷的演算裝置，前述演算裝置，係基於將射束照射於前述樣品從而獲得的第1影像與將針對該第1影像實施自相關處理從而獲得的影像的一部分取出而生成的第2影像的相關判定，而檢測出缺陷。
  9. 如申請專利範圍第8項之缺陷檢查裝置，其中，前述演算裝置，係基於前述第1影像與第2影像的相關判定，而生成互相關圖。
  10. 如申請專利範圍第8項之缺陷檢查裝置，其中，前述演算裝置，係基於第1影像與第2影像的差分演算，而檢測出前述缺陷，該第1影像係針對前述將射束照射於樣品從而獲得的影像，求出取出藉實施自相關從而獲得的自相關影像的一部分的取出影像與前述將射束照射於樣品從而獲得的影像的相關從而獲得，該第2影像係針對前述將射束照射於樣品從而獲得的影像，藉求出實施自相關從而獲得的自相關影像與前述將射束照射於樣品從而獲得的影像的相關從而獲得。
  11. 如申請專利範圍第8項之缺陷檢查裝置，其中，前述第1影像，係使前述將射束照射於樣品從而獲得 的影像的亮度反轉的影像。
  12. 如申請專利範圍第11項之缺陷檢查裝置，其中，前述演算裝置，係形成於前述樣品上的圖案為凹圖案的情況下，使前述將射束照射於樣品從而獲得的影像的亮度反轉，而生成前述第1影像。
  13. 一種圖案測定裝置，具備運用將射束照射於樣品從而獲得的資料而針對形成於前述樣品的圖案的尺寸進行測定的演算裝置，前述演算裝置，係從前述樣品的資料而抽出用於自感組裝化程序的導引圖案的座標資訊，亦即抽出形成於前述樣品上的複數個第1圖案的座標資訊，生成測定藉前述自感組裝化程序而生成的圖案時的測定基準資料，亦即生成測定形成於該第1圖案間的第2圖案時的測定基準資料。
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