CN104094390A - 半导体评价装置以及计算机程序 - Google Patents

半导体评价装置以及计算机程序 Download PDF

Info

Publication number
CN104094390A
CN104094390A CN201380007975.0A CN201380007975A CN104094390A CN 104094390 A CN104094390 A CN 104094390A CN 201380007975 A CN201380007975 A CN 201380007975A CN 104094390 A CN104094390 A CN 104094390A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pattern
exposure
conditions
dimension measurement
dimension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380007975.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104094390B (zh
Inventor
本多明日香
新藤博之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of CN104094390A publication Critical patent/CN104094390A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104094390B publication Critical patent/CN104094390B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70558—Dose control, i.e. achievement of a desired dose
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70641—Focus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本发明目的在于提供合适地制成比较检查等中使用的参考图案的半导体评价装置。说明置、以及计算机程序。另外，说明以基于图案的二维评价来提取更正确的范围的工艺窗口为其它目的的半导体评价装置以及计算机程序。为了达到上述目的，在本发明中，提出一种半导体评价装置，基于由带电粒子束装置得到的信号来进行形成于样品上的图案的尺寸测定，选择该尺寸测定结果满足规定的条件的图案、或形成该图案时的曝光条件，从设计数据上为同一形状的图案的图像中得到轮廓线数据且将轮廓线数据合成来形成合成轮廓线数据，所述设计数据上为同一形状的图案是该所选择的曝光条件下制成的图案、或与该所选择的图案处于已知的位置关系的图案。

Description

半导体评价装置以及计算机程序
技术领域
本发明涉及半导体评价装置以及计算机程序，特别涉及适于提取曝光装置的合适的曝光条件的半导体评价装置以及计算机程序。
背景技术
当今，半导体设备的高密度化，光刻的工艺条件的高精度设定的要求更加不断提高。另外，与高密度化相伴，正确求取用于高精度制造图案的曝光装置的辐射线量范围和表示聚焦范围的工艺窗口的要求也愈发严格。在专利文献1中公开了合成2个以上的同一形状的图案的轮廓线、以该合成轮廓线为参考图案的图案的评价法。在专利文献1中，说明了通过以该参考图案为比较对象来进行良品检查。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2009-194051号公报
发明的概要
发明要解决的课题
另一方面，为了谋求曝光装置的曝光条件而在1片晶片中使用改变曝光装置的辐射线量和聚焦来形成了各条件不同的每个组合的图案的FEM(Focus Exposure Matrix，焦点曝光矩阵)晶片。对形成在FEM晶片上的图案进行评价，选择合适的图案，由此能找出形成该图案时的辐射线量和聚焦的条件。
每当该图案的评价时，都如专利文献1公开的那样制成参考图案，通过进行使用其的检查来进行二维的形状比较。由于辐射线量或聚焦的变化是通过成为图案的二维的形状变化来呈现的，因此通过专利文献1公开的方法制成的参考图案可以说是在找出适当的曝光条件上有效的方法。
于是，在制成参考图案的情况下，参考图案需要选择接近理想的图案形状的图案，但在没有理想的图案形状的基准的状态下搜索这样的图案非常困难。
发明内容
以下说明以制成合适的参考图案为目的的半导体评价装置以及计算机程序。另外，说明以基于图案的二维评价来提取更正确的范围的工艺窗口为其它目的的半导体评价装置以及计算机程序。
用于解决课题的手段
作为用于达到上述目的的1个方式，以下提出一种半导体评价装置或计算机程序，基于由带电粒子束装置得到的信号来进行形成于样品上的图案的尺寸测定，选择该尺寸测定结果满足规定的条件的图案、或形成该图案时的曝光条件，从设计数据上为同一形状的图案的图像中得到轮廓线数据且将轮廓线数据合成来形成合成轮廓线数据，将该合成轮廓线数据作为参考图案来评价基于所述图像得到的图案信息，所述设计数据上为同一形状的图案是该所选择的曝光条件下制成的图案、或与该所选择的图案处于已知的位置关系的图案。
发明的效果
根据上述构成，能合适地形成图案的比较测定或检查等中使用的参考图案。
附图说明
图1是表示曝光的聚焦值或辐射线量与测长值的关系的图形。
图2是用于使曝光的聚焦值和辐射线量的有效范围明确化的图形的制成例。
图3是表示基于一维测定结果和二维评价结果来对工艺窗口进行范围缩窄的工序的流程图。
图4是说明基于一维测定的曝光条件的选择、和基于该选择来制成参考图案的示例的图(其一)。
图5是说明基于一维测定的曝光条件的选择、和基于该选择来制成参考图案的示例的图(其二)。
图6是以一维形状以及二维形状的测量值为基础的工艺窗口制成例。
图7是表示基于一维测定的参考图案的选择、和使用了参考图案的图案评价的工序的流程图。
图8是表示一维测定位置与参考图案的测定位置的关系的图。
图9是表示EPE测长的概要的图。
图10是用于说明进行图案的特定部位的评价的示例的图。
图11是表示将曝光条件和图案评价结果建立关联地存储的数据库的一例的图。
图12是表示半导体评价系统的一例的图。
图13是表示轮廓线制成工序的流程图。
图14是表示轮廓线制成原理的图。
具体实施方式
以下说明基于使用了参考图案的图案的二维评价来实施工艺窗口解析和热点观测的示例。能通过工艺窗口解析来求取最佳的辐射线量以及最佳的聚焦值。
工艺窗口解析变更曝光工艺的条件或条件，以拍摄曝光的芯片的图像以及测长值为输入，对曝光的工艺窗口进行解析。
在工艺窗口解析中，制成表示曝光的聚焦值或辐射线量与测长值的关系的图形、以及用于使曝光的聚焦值和辐射线量的有效范围明确化的图形。
在图1示出表示曝光的聚焦值或辐射线量与测长值的关系的图形制成例。通常，将聚焦值与使辐射线量变化而制成的FEM(Focus ExposureMatrix，焦点曝光矩阵)晶片建立关联来使用。
图形上的黑圆圈等表示每次发射的测长值。FEM晶片上的每个辐射线量的线条105与图形的101对应，FEM晶片上每个辐射线量的线条106、107、108也与每个辐射线量的线条105同样，各自与图形的102、103、104对应。
在图2示出用于使曝光的聚焦值和辐射线量的有效范围明确化的图形制成例。工艺窗口根据表示曝光的聚焦值或辐射线量与测长值的关系的图形的聚焦值、辐射线量、测长值来算出。
对于表示曝光的聚焦值或辐射线量与测长值的关系的图形中示出的相对于聚焦值变化的测长值变化，按每个辐射线量进行二次函数近似。之后，通过同一聚焦值的辐射线量和测长值的相关运算来算出近似式，根据测长值的最大值和最小值来对每个辐射线量的聚焦值算出范围，描绘每个聚焦值的辐射线量的范围。根据描绘的范围和条件值(辐射线量上限值203、辐射线量下限值205等)来算出工艺窗口206。
另一方面，与半导体制造工序的复杂化以及微细化相伴，以一维形状为对象的工艺窗口解析或热点观测不再充分，而还需要二维形状的测量。
但是，若不确立评价二维形状的方法，就不能期望高精度的二维评价。特别是若用于进行二维形状的比较评价的基准图案(参考图案)不满足成为比较对象的要件，就不能期望高精度的图案评价、以及基于图案评价的制造条件确定。参考到图案期望选择接近于理想形状(在合适的曝光条件下形成的图案的形状)的形状，但在制造条件未定的阶段，难以提取这样的图案形状。另外，虽然还考虑到在目视确认图案形状的基础上制成参考图案，但有因判断者的主观不同而形状不同的可能性。另外，由于需要在判断者进行判断的基础上制成参考图案，因此还不能期望自动化。
以下说明制成合适的二维评价用的参考图案的半导体评价装置、以及使计算机制成该参考图案的计算机程序。
进一步地，说明将使用一维形状以及二维形状的测量值来对一维形状以及二维形状的公共工艺窗口进行范围缩窄为止的处理自动化的示例。
在以下说明的实施例中，特别是每当制成参考图案，就运用作为以一维形状为对象的工艺窗口解析结果而得到的通过基于最佳的(或满足规定的条件的)辐射线量以及聚焦值的曝光条件而制成的图案。更具体地，提取图案的规定部分的一维测定结果为设计数据、或最接近模拟结果、或处于规定的关系的(例如与设计数据等的差分包含在规定范围内的)图案，并选择在与该图案相同的曝光条件下制成的存在多个相同形状的部分的图案，使用其来制成参考图案。
若从一维测定结果的观点来看以上那样制成的参考图案，则是适当的比较对象，本次通过使用该参考图案来进行二维评价，能进行高精度的曝光条件的范围缩窄。
另外，在曝光条件的范围缩窄中，通过在根据一维测定结果得到的工艺窗口解析结果上重叠基于二维评价结果的工艺窗口解析结果，能将根据一维评价结果而选择为合适的范围的工艺窗口中的区域、与根据二维评价结果而选择为合适的范围的工艺窗口中的区域的重叠区域判定为更适当的区域。
根据上述那样基于一维评价结果来决定用于制成参考图案的曝光条件、或对象图案的方法，通过根据从以一维形状为对象的工艺窗口解析求得的最佳的辐射线量以及聚焦值的估计坐标来决定参考图案，能以不产生形状的变形的可信赖的形状作为基准。
另外，通过自动求取二维形状的测量值，输入一维形状以及二维形状的测量值，能自动对一维形状以及二维形状的公共工艺窗口进行范围缩窄。
工艺窗口的解析对象是在FEM晶片上做出的图案。所谓FEM晶片是以晶片图的横轴为聚焦值、以纵轴为辐射线量，每次发射就使聚焦值和辐射线量变化而制成的晶片。基于曝光的聚焦值和辐射线量的变化的图案形成的差异能通过比较每次发射的测长值来进行评价。在FEM晶片中，使发射的纵轴和横轴与聚焦值和辐射线量的变化对应。
在FEM晶片上做出的图案的工艺窗口解析仅实施了一维形状，但与半导体制造工序的复杂化以及微细化相伴，还需要二维形状的测量。
但现状却是尚未确立评价二维形状的方法，有在二维形状中不得不以目视来实施的问题。
通过自动进行二维形状的评价，排除了二维形状的目视，进而能自动进行到使用了一维形状以及二维形状的测量值的公共工艺窗口的范围缩窄为止的处理。
图3是表示与二维形状的评价相配合的一维形状以及二维形状的公共工艺窗口的范围缩窄为止流程的图。
以下说明自动进行使用了一维形状以及二维形状的测量值的公共工艺窗口的范围缩窄的方法。首先实施以一维形状为对象的工艺窗口解析。从工艺窗口求取最佳的辐射线量以及聚焦值。在以一维形状为对象的工艺窗口解析中输入以工艺条件不同的芯片进行测长的数据。使用设计数据，自动判别线条图案，实施一维形状的测量。
在以一维形状为对象的工艺窗口解析后，以求得的最佳的辐射线量以及聚焦值的估计坐标来提取轮廓线，决定在二维形状的评价中使用的参考图案。二维形状的评价使用后述那样的方法，对参考图案与比较图案的形状差进行量化。
参考图案通常将设计数据或模拟形状作为基准图案。但是，由于有不存在模拟形状的情况，因此需要决定参考图案。作为1个方法，在图4示出使用与以最佳的辐射线量以及聚焦值的估计坐标求得的轮廓线同一条件的图案的方法。将与最佳的辐射线量以及聚焦值的估计坐标401同一条件的图案402、403、404、405平均化，以决定参考图案。不将周边条件406、407作为平均化对象。
由于将与以最佳的辐射线量以及聚焦值的估计坐标求得的轮廓线同一条件下摄像的图案平均化，因此能决定没有形状的变形的参考图案。另外，通过进行平均化，即使因粗糙度等而使图案的形状变形，也有能通过取几个图案的平均而使轮廓线变得平滑这样的好处。
作为不同的方法，在图5示出使用最佳的辐射线量以及聚焦值的估计坐标的周边图案的方法。将最佳的辐射线量以及聚焦值的估计坐标501的周边图案502、503、504、505平均化，以决定参考图案。所谓同一条件下平均化的情况下的参考图案，虽然在形状上有若干差异，但通过将周边的图案平均化，在二维形状的评价时能得到在较宽范围内形状差较少的结果。作为进一步不同的方法，有使用以最佳的辐射线量以及聚焦值提取的轮廓线的方法。即使在以最佳的辐射线量以及聚焦值的估计坐标提取了轮廓线的情况下，也有粗糙度产生影响的情况。由于考虑到该情况，而对提取的轮廓线施予平滑化来使轮廓线变得平滑，因此能得到没有形状的变形的参考图案。
参考图案的决定以及二维形状的评价执行热点份。由于从在以一维形状为对象的工艺窗口解析中保证的范围决定了参考图案，因此，通过比较可信赖的参考图案和轮廓线提取结果，能进行包含于在以一维形状为对象的工艺窗口解析中保证的范围内的形状差较少的二维形状的评价。
图6是以一维形状以及二维形状的测量值为基础的工艺窗口制成例。若用表示曝光的聚焦值与辐射线量的关系的图形来表征一维形状的测量值601、603、和二维形状的测量值602、604，则一维形状以及二维形状的测量值的公共容许变动区域会明确化。被一维形状以及二维形状的测量值所覆盖的区域成为一维和二维的公共工艺窗口605。
通过自动进行二维形状的评价，能排除二维形状的目视评价，能以一维形状以及二维形状的测量值为基础使公共容许变动区域的范围缩窄为止自动化。
接下来，遵循图7的流程图来更详细地说明基于通过一维评价得到的评价结果来选择参考图案的装置、以及计算机程序。另外，图12是遵循图7的流程图来进行参考图案的制成、以及工艺窗口解析的半导体评价系统的概要图。该半导体评价系统包括：扫描电子显微镜主体1201；控制装置1204，其控制扫描电子显微镜主体；运算处理装置1205，其基于规定的动作程序(进程)向控制装置1204传递控制信号，并根据由扫描电子显微镜得到的信号(二次电子或后方散射电子等)来执行图案的尺寸测定或形状评价；设计数据存储介质1215，其保存半导体设备的设计数据；模拟器1216，其基于设计数据来模拟图案的做出效果；以及输入输出装置1217，其输入规定的半导体评价条件，或输出测定结果和工艺窗口解析结果。
运算处理装置1205作为根据得到的图像来形成轮廓线的图像处理装置发挥功能。控制装置1204基于来自进程执行部1206的指示来控制扫描电子显微镜主体1201内的样品台或偏向器，执行向所期望1个扫描区域(视野)的调位。从控制装置1204向扫描偏向器1202提供与设定倍率或视野的大小相应的扫描信号。扫描偏向器1202对应于提供的信号来使视野的大小(倍率)变化到所期望的大小。
在包含于运算处理装置1205的图像处理部1207中具备：图像处理部218，其与扫描偏向器1202的扫描同步进行通过排列检测器1203的检测信号而得到的图像的图像处理。另外，在运算处理装置1205中内置了基于图像处理部1207中的测定、评价结果来评价工艺窗口的工艺窗口评价部1208、和存储需要的动作程序或图像数据、测定结果等的存储器1209。
另外，在运算处理装置1205中包括：匹配处理部1210，其使用预先存储的模板图像来进行模板匹配；一维尺寸测定部1211，其基于检测信号形成亮度波形外形，通过测定该外形的峰值间的尺寸来测定图案尺寸；轮廓线提取部1212，其如后述那样从图像数据提取轮廓线；合成轮廓线形成部1213，其将得到的多个轮廓线合成；和二维形状评价部1214，其使用由合成轮廓线形成部1213形成的参考图案数据来评价二维形状。
从样品放出的电子被检测器1203捕捉，且被内置于控制装置1204的A/D变换器变换为数字信号。通过内置于图像处理部207的CPU、ASIC、FPGA等的图像处理硬件来进行与目的相应的图像处理。
运算处理装置1205与输入输出装置1217连接，且具有在设于该输入输出装置1217的显示装置中对操作者显示图像或检查结果等的GUI(Graphcal User Interface，图形用户界面)等的功能。
另外，还能将运算处理装置1205中的控制或处理的一部分或全部分配给搭载有CPU和能存储图像的存储器的电子计算机等来进行处理、控制。另外，输入输出装置1217还作为摄像进程制成装置发挥功能，手动、或者活用存储于电子设备的设计数据存储介质1215中的设计数据来制成摄像进程，该摄像进程包含：在测定、检查等中需要的电子设备的坐标；在定位中利用的图案匹配用的模板；摄影条件等。
输入输出装置1217具备模板制成部，其切出基于设计数据而形成的线图图像的一部分，设为模板，将该模板作为匹配处理部1210中的模板匹配的模板登记于存储器1209。模板匹配是基于使用了归一化相关法等的一致性判定来确定成为对位的对象的摄像图像与模板一致的部位的方法，匹配处理部1210基于一致性判定来确定摄像图像的所期望的位置。另外，在本实施例中，用一致性或相似度这样的术语来表现模板与图像的一致程度，在表示两者的一致程度的指标这样的意义上相同。另外，不一致性或非相似度也是一致性或相似度的1个方式。
轮廓线提取部1212例如遵循图13例示那样的流程图，来从图像数据提取轮廓线。图14是表示该轮廓线提取的概要的图。
首先，取得SEM图像(步骤1201)。接下来，基于白亮带的亮度分布来形成第1轮廓线(步骤1302)。在此使用白亮带法等来进行边缘检测。接下来，对形成的第1轮廓线在规定的方向上求取亮度分布，提取具有规定的亮度值的部分(步骤1303)。在此所说的规定的方向期望是与第1轮廓线垂直的方向。如图14所例示那样，基于线条图案1401的白亮带1402来形成第1轮廓线1403，通过对该第1轮廓线1403设定亮度分布取得区域(1404～1406)，以取得与第1轮廓线垂直的方向的亮度分布(1407～1409)。
第1轮廓线1403虽然是粗略的轮廓线，但由于表示的是图案的大致的形状，因此，为了以该轮廓线为基准形成更高精度的轮廓线，而以该轮廓线为基准来检测亮度分布。通过在与轮廓线垂直的方向上检测亮度分布，能使外形的峰值宽度变窄，能检测出正确的峰值位置等作为结果。例如，若将峰顶的位置连在一起，则能形成高精度的轮廓线(第2轮廓线)(步骤1405)。另外，也可以不是检测峰顶，而是将规定的明亮度部分连在一起来形成轮廓线。
而且，为了制成第2轮廓线，还能在与第1轮廓线1403垂直的方向上扫描电子束来形成外形(步骤1304)，基于该外形来形成第2轮廓线形成。
合成轮廓线形成部1213例如根据从设计数据存储介质1215读出的设计数据来制成表示设计数据的轮廓线的线图数据，以该线图数据为模板来进行多个轮廓线间的对位，在各轮廓线的对应点，将其偏移份平均化来形成合成轮廓线。将该合成轮廓线数据、或对合成轮廓线施予规定的图像处理后得到的轮廓线数据登记于存储器1209，在二维形状评价部1214中的图案评价中使用。
二维形状评价部1214例如基于图8～图10所例示的评价法来执行使用了参考图案(二维形状图案)的图案评价。另外，在图8的示例中，说明了一维评价对象图案与参考图案相同的示例，但也可以是另外的图案。
图8中例示的图案801是进行使用了测长框802的一维测定(一维测定部803的测定)的图案，也使用于通过进行多个同一曝光条件、同一形状的图案的合成来形成参考图案的图案。
在制成参考图案801后，使用该图案来进行测定部804的评价。测定部804设定在与一维测定部803垂直的方向上。在扫描电子显微镜的情况下，相对于与电子束的扫描线方向(X方向)垂直的边缘，水平方向的边缘有相对难以呈现对比度的情况。因而，首先进行一维测定部803的测定，在找出足以形成参考图案的曝光条件后形成合成轮廓线，通过该合成来实现水平方向的轮廓线的高精度化，通过在此基础上进行测定部804的评价，能实现2个方向的尺寸精度的高精度化、和基于2个评价结果的曝光条件的范围缩窄。
曝光条件的范围缩窄如下那样执行：预先设定例如理想尺寸(例如设计数据上的尺寸)，然后，提取表示该理想尺寸、或包含理想尺寸的规定范围的尺寸值的图案的曝光条件，选择该曝光条件范围、和从一维测定求得的曝光条件范围的重叠范围作为合适的曝光条件范围(工艺窗口区域)。
图9是表示基于设计数据形成的线图数据901和合成轮廓线902的多个对应点间的尺寸测定部位903的测定例的图。在被称作EPE(EdgePlacement Error，边缘位置误差)测定的该测定中，由于评价了图案的多个方向的尺寸，因此能得到在一维测定得不到的只能在二维形状获得的评价结果。例如，在一维测定中有其测定结果因噪声而示出不同的值但却不知道的情况，通过如图9例示那样，例如进行整个周围测定，且对其进行加法平均，能判断图案相对于设计数据整体膨胀了还是收缩了等。
例如，在判断为一维测定结果中叠加了噪声、图案而相对于设计数据膨胀时而相反地整个周围方向的平均值却缩小的情况下，可知原本的一维测定结果就是错误的。因而，还能基于一维测定结果和二维测定结果的比较来判定参考图案的选择是否适当。
图10是表示将合成轮廓线902的一部分作为二维评价对象的示例的图。在评价对象区域1001中包含合成轮廓线902的角部。也可以对该角部的曲率和EPE测定结果设定规定的阈值范围，将包含在该范围内的曝光条件设为基于二维评价结果的工艺窗口区域。例如在经验上知道理想的角的曲率的情况下，通过设定该阈值范围，能确定基于二维评价结果的工艺窗口区域。曲率的运算例如考虑对轮廓线拟合近似函数来求取。
通过将以上的形状评价参数作为与参考图案的比较对象，能进行基于图案的二维的评价的工艺窗口区域的选择。
另外，在本实施例中，说明了作为图像取得装置而使用SEM的示例，但也可以使用从聚焦离子束(Focused Ion beam：FIB)装置等其它带电粒子束装置得到的图像等来进行使用一维测定、二维图案的评价。
通过将以上那样得到的一维测定结果和二维评价结果存储在例如图11例示的数据库中，能制成图6例示那样的工艺窗口。在图11例示的数据库中，作为曝光条件(Process condition)存储了聚焦量(Focus)和辐射线量(Dose)的组合，且将一维测定结果和二维评价结果与这些聚焦量和辐射线量的每个组合建立关联地存储。例如，可以将图8例示的一维测定部803的测定结果存储在CD value 1，将测定部804的测定结果存储在CD value 2。另外，也可以将图9例示的EPE测定结果的加法平均值存储在Average EPE。进而，也可以将图10例示的评价对象区域的图案的曲率存储在Curvature。进而，也可以根据轮廓线内的像素数等来求取合成轮廓线与评价对象图案的面积比，将该面积比存储在Area ratio。
在本实施例中，只要进行基于一维测定结果的工艺窗口解析、和使用了至少1个参考图案的工艺窗口解析，就能进行工艺窗口区域的范围缩窄。然后，若能使用多个二维评价结果进行进一步的范围缩窄，则能进行进一步的工艺窗口的范围缩窄、或一维测定结果合适与否的判断等。
以下详细说明图7的流程图。首先，将FEM晶片导入到扫描电子显微镜主体1201的样品室内(步骤701)。将形成在FEM晶片的图案的曝光条件与其形成的位置信息一起存储在存储器1209等中。接下来，对不同的曝光条件区域(例如发射单位)各自进行设计数据上为同一形状的图案的规定的一维测定部位的测定(步骤702)。
在本例中，为了确定能基于一维测定来判断的合适的工艺窗口区域，而执行规定数量的测定，且在其结束后，确定一维测定结果最接近设计值的图案、最接近操作者任意设定的一维测定结果的图案、或者包含在操作者任意设定的一维测定结果范围内的图案(步骤703)。
接下来，取得与所确定的图案同一曝光条件下制成的图案中的多个设计数据上为同一形状图案的图像(步骤704)。在此，若例如预先存储了成为参考图案的基础的图案的模板，且能在匹配处理部1210进行的图案匹配中确定位置，则能实现参考图案制成的自动化。基于如此取得的图像数据来执行由轮廓线提取部1212所进行的轮廓线化(步骤705)。通过用合成轮廓线形成部1213将如此形成的设计数据上为同一形状的在同一曝光条件下制成并配置于不同的位置的多个图案的轮廓线合成，来形成参考图案(步骤706)。
以上那样制成的参考图案由于认为某种程度接近于理想的曝光条件下制成的图案，因此通过将该参考图案作为比较对象，能选择大致的曝光条件的范围。
使用如此制成的参考图案来进行与一维测定方向不同的方向的图案评价，以执行二维形状的评价(步骤707)。
由于能根据到此为止的测定和评价来确定能基于一维测定而判断为是合适的曝光条件的范围、和能通过使用了参考图案的评价而判断为是合适的曝光条件的区域，因此能根据两者的“与”条件(工艺窗口上的重叠区域)来进行工艺窗口的范围缩窄，且将缩窄了范围的工艺窗口信息存储在存储器1209等中。
根据以上的构成，能保持某种程度的精度来制成参考图案，并能进行基于多个工艺窗口的识别信息的工艺窗口的范围缩窄。
标号的说明
1201  扫描电子显微镜主体
1202  扫描偏向器
1203  检测器
1204  控制装置
1205  运算处理装置
1206  进程执行部
1207  图像处理部
1208  工艺窗口评价部
1209  存储器
1210  匹配处理部
1211  一维尺寸测定部
1212  轮廓线提取部
1213  合成轮廓线形成部
1214  二维形状评价部
1215  设计数据存储介质
1216  模拟器
1217  输入输出装置

Claims (10)

1.一种半导体评价装置，具备基于由带电粒子束装置得到的图像来进行形成于样品上的图案的评价的运算处理装置，其特征在于，
所述运算处理装置基于由所述带电粒子束装置得到的信号来进行形成于所述样品上的图案的尺寸测定，选择该尺寸测定结果满足规定的条件的图案、或形成该图案时的曝光条件，从设计数据上为同一形状的图案的图像中得到轮廓线数据且将轮廓线数据合成来形成合成轮廓线数据，将该合成轮廓线数据作为参考图案来评价基于所述图像得到的图案信息，所述设计数据上为同一形状的图案是该所选择的曝光条件下制成的图案、或与该所选择的图案处于已知的位置关系的图案。
2.根据权利要求1所述的半导体评价装置，其特征在于，
所述运算处理装置具备预先存储尺寸测定结果的容许范围的存储介质，
所述运算处理装置提取在该容许范围内所包含的图案的第1曝光条件的范围。
3.根据权利要求2所述的半导体评价装置，其特征在于，
所述运算处理装置具备存储所述参考图案的形状评价参数的容许范围的存储介质，
所述运算处理装置提取在该容许范围内所包含的图案的第2曝光条件的范围。
4.根据权利要求3所述的半导体评价装置，其特征在于，
所述运算处理装置选择所述第1曝光条件的范围与所述第2曝光条件的范围的重叠范围。
5.根据权利要求1所述的半导体评价装置，其特征在于，
所述运算处理装置基于曝光条件不同的多个图案的尺寸测定的实施来选择所述尺寸测定结果满足规定的条件的图案、或形成该图案时的曝光条件。
6.一种计算机程序，使计算机基于由带电粒子束装置得到的图像来执行形成于样品上的图案的评价，其特征在于，
该程序使所述计算机基于由所述带电粒子束装置得到的信号来执行形成于所述样品上的图案的尺寸测定，选择该尺寸测定结果满足规定的条件的图案、或形成该图案时的曝光条件，从设计数据上为同一形状的图案的图像中得到轮廓线数据且将轮廓线数据合成来形成合成轮廓线数据，将该合成轮廓线数据作为参考图案来评价基于所述图像得到的图案信息，所述设计数据上为同一形状的图案是该所选择的曝光条件下制成的图案、或与该所选择的图案处于已知的位置关系的图案。
7.根据权利要求5所述的计算机程序，其特征在于，
所述程序使所述计算机提取在预先存储的尺寸测定结果的容许范围内所包含的图案的第1曝光条件的范围。
8.根据权利要求7所述的计算机程序，其特征在于，
所述程序使所述计算机提取在预先存储的形状评价参数的容许范围内所包含的图案的第2曝光条件的范围。
9.根据权利要求8所述的计算机程序，其特征在于，
所述程序使所述计算机选择所述第1曝光条件的范围与所述第2曝光条件的范围的重叠范围。
10.根据权利要求6所述的计算机程序，其特征在于，
所述程序使所述计算机基于曝光条件不同的多个图案的尺寸测定的实施来选择所述尺寸测定结果满足规定的条件的图案、或形成该图案时的曝光条件。
CN201380007975.0A 2012-02-28 2013-02-08 半导体评价装置以及半导体评价方法 Active CN104094390B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012040859A JP5988615B2 (ja) 2012-02-28 2012-02-28 半導体評価装置、及びコンピュータープログラム
JP2012-040859 2012-02-28
PCT/JP2013/052973 WO2013129077A1 (ja) 2012-02-28 2013-02-08 半導体評価装置、及びコンピュータープログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104094390A true CN104094390A (zh) 2014-10-08
CN104094390B CN104094390B (zh) 2017-03-01

Family

ID=49082279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380007975.0A Active CN104094390B (zh) 2012-02-28 2013-02-08 半导体评价装置以及半导体评价方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10718611B2 (zh)
JP (1) JP5988615B2 (zh)
KR (1) KR101794120B1 (zh)
CN (1) CN104094390B (zh)
TW (1) TWI538077B (zh)
WO (1) WO2013129077A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107154365A (zh) * 2016-03-03 2017-09-12 三星电子株式会社 检查方法和系统以及使用其检查半导体器件的方法
CN110491797A (zh) * 2019-09-29 2019-11-22 云谷（固安）科技有限公司 线宽测量方法及设备
CN110865518A (zh) * 2019-11-28 2020-03-06 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
CN112449722A (zh) * 2019-07-04 2021-03-05 株式会社日立高新技术 尺寸测量装置、尺寸测量程序及半导体制造系统

Families Citing this family (5)

* 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
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

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080130982A1 (en) * 2006-12-05 2008-06-05 Tadashi Kitamura Pattern inspection apparatus and method
US20100329540A1 (en) * 2007-07-20 2010-12-30 Kla-Tencor Corporation Methods for generating a standard reference die for use in a die to standard reference die inspection and methods for inspecting a wafer
JP2011141133A (ja) * 2010-01-05 2011-07-21 Hitachi High-Technologies Corp Ｓｅｍを用いた欠陥検査方法及び装置

Family Cites Families (4)

* 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
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
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080130982A1 (en) * 2006-12-05 2008-06-05 Tadashi Kitamura Pattern inspection apparatus and method
US20100329540A1 (en) * 2007-07-20 2010-12-30 Kla-Tencor Corporation Methods for generating a standard reference die for use in a die to standard reference die inspection and methods for inspecting a wafer
JP2011141133A (ja) * 2010-01-05 2011-07-21 Hitachi High-Technologies Corp Ｓｅｍを用いた欠陥検査方法及び装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107154365A (zh) * 2016-03-03 2017-09-12 三星电子株式会社 检查方法和系统以及使用其检查半导体器件的方法
CN112449722A (zh) * 2019-07-04 2021-03-05 株式会社日立高新技术 尺寸测量装置、尺寸测量程序及半导体制造系统
CN112449722B (zh) * 2019-07-04 2024-04-09 株式会社日立高新技术 尺寸测量装置、尺寸测量程序及半导体制造系统
CN110491797A (zh) * 2019-09-29 2019-11-22 云谷（固安）科技有限公司 线宽测量方法及设备
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
CN110865518A (zh) * 2019-11-28 2020-03-06 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

Also Published As

Publication number Publication date
CN104094390B (zh) 2017-03-01
WO2013129077A1 (ja) 2013-09-06
KR101794120B1 (ko) 2017-11-06
US10718611B2 (en) 2020-07-21
JP2013179105A (ja) 2013-09-09
KR20140116186A (ko) 2014-10-01
TW201351523A (zh) 2013-12-16
US20150012243A1 (en) 2015-01-08
TWI538077B (zh) 2016-06-11
JP5988615B2 (ja) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104094390A (zh) 半导体评价装置以及计算机程序
US9858659B2 (en) Pattern inspecting and measuring device and program
US10704900B2 (en) Detection device and detection method
JP5319931B2 (ja) 電子顕微鏡システム及びそれを用いたパターン寸法計測方法
JP6759034B2 (ja) パターン評価装置及びコンピュータープログラム
US9846931B2 (en) Pattern sensing device and semiconductor sensing system
JP6043735B2 (ja) 画像評価装置及びパターン形状評価装置
KR101808470B1 (ko) 패턴 측정 장치 및 컴퓨터 프로그램
US10643326B2 (en) Semiconductor measurement apparatus and computer program
Fleßner et al. Assessment of the single point uncertainty of dimensional CT measurements
US11852599B2 (en) Image processing system
KR101945167B1 (ko) 패턴 측정 장치 및 컴퓨터 프로그램
CN113039631B (zh) 通过将光学信号拟合到点扩散函数的缺陷分类
JP3959379B2 (ja) 形状測定装置及び形状測定方法
JP5593197B2 (ja) 形状計測方法およびそのシステム
JP2013200319A (ja) 電子顕微鏡システム及びそれを用いたパターン寸法計測方法
TWI489511B (zh) A measurement method, an image processing device, and a charged particle beam device
KR102561093B1 (ko) 반도체 장치의 결함 검출을 위한 필터 추출 장치 및 방법과, 이를 이용한 결함 검출 시스템
US7158663B2 (en) Method for measuring confidence of ball grid array model in surface mounted devices

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant