JP2001304818A - Inspection apparatus and inspection method - Google Patents
Inspection apparatus and inspection methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセスの
リソグラフィ工程において、半導体ウェハ上に形成され
るレジストパターンの状態を検査するのに好適な検査装
置及び検査方法に関する。The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method suitable for inspecting a state of a resist pattern formed on a semiconductor wafer in a lithography step of a semiconductor process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、電気産業分野におけるデジタル化
が進む中で、半導体集積回路の集積度の向上が盛んに行
われている。そして、このように高度に集積された半導
体集積回路を如何に効率良く低コストで提供できるか
が、今後のデジタル電気産業の発展を左右する重要な課
題となっている。2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of digitization in the electric industry, the integration of semiconductor integrated circuits has been actively improved. How to efficiently provide such a highly integrated semiconductor integrated circuit at low cost is an important issue that will influence the development of the digital electric industry in the future.
【０００３】半導体集積回路を低コストで効率良く生産
するためには、製造プロセス中に発生する問題を迅速に
且つ正確に検出することが重要である。このため、微細
なパターン、特にレジストパターンを精度良く検査でき
る検査装置に対する需要が高まっている。In order to efficiently produce a semiconductor integrated circuit at low cost, it is important to quickly and accurately detect a problem occurring during a manufacturing process. For this reason, there is an increasing demand for an inspection apparatus that can accurately inspect a fine pattern, particularly a resist pattern.
【０００４】高い解像度を有する検査装置としては、走
査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscop
e）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microsco
pe）等を用いたものが知られている。しかしながら、こ
れら走査電子顕微鏡や原子間力顕微鏡は、検査に真空を
必要とするので取り扱いが不便であると共に、デバイス
全体を検査するのに時間がかかるという問題がある。As an inspection apparatus having a high resolution, a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscop) is used.
e) and Atomic Force Microsco (AFM)
Those using pe) are known. However, these scanning electron microscopes and atomic force microscopes are inconvenient to handle because a vacuum is required for inspection, and have a problem that it takes time to inspect the entire device.
【０００５】これに対して、光学顕微鏡を用いる検査装
置では、非破壊で真空を必要とせず、非接触で検査がで
きるという利点がある。近年、非線形光学結晶を用いて
ＹＡＧレーザ等を波長変換し紫外域の波長を有するレー
ザ光を出射する紫外線固体レーザ装置が開発されてお
り、この紫外線固体レーザ装置を照明光源として用い、
高ＮＡの対物レンズを用いて光学系を構成すれば、光学
顕微鏡においても、走査電子顕微鏡等に肉薄する解像度
が得られることから、大きな期待が寄せられている。On the other hand, an inspection apparatus using an optical microscope has an advantage that inspection can be performed in a non-destructive manner without requiring a vacuum and without contact. In recent years, an ultraviolet solid-state laser device that converts the wavelength of a YAG laser or the like using a nonlinear optical crystal and emits laser light having a wavelength in the ultraviolet region has been developed. Using this ultraviolet solid-state laser device as an illumination light source,
If an optical system is configured using an objective lens with a high NA, the optical microscope is expected to have a resolution as thin as that of a scanning electron microscope or the like.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述した需要に対処す
べく、本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、レーザ光を
照明光源とした顕微鏡を用いた場合、フォーカスの合っ
た状態では高い精度での線幅の測長はできないが、レー
ザ光を照明光源とした顕微鏡を用いて、オフフォーカス
のエッジコントラスト最大条件で測長することにより、
極めて再現性良く線幅測長をすることができることを見
いだし、先に提案している。しかしながら、レジストパ
ターンの線幅測長を行う場合、レジストに照射する光量
が多くなるとレジストが収縮してしまい、精度良く検査
することができない。したがって、精度良く検査を行う
ためには、レジストに照射する光量をレジストの収縮が
始まる収縮閾値よりも少なくすることが必要となる。The inventor of the present invention has made intensive studies to meet the above-mentioned demands. As a result, when a microscope using a laser beam as an illumination light source is used, a high precision is obtained in a focused state. Although the line width cannot be measured by using a microscope that uses laser light as the illumination light source, the length can be measured under the off-focus edge contrast maximum condition.
It has been found that the line width can be measured with extremely high reproducibility, and has been proposed earlier. However, when measuring the line width of a resist pattern, if the amount of light irradiated on the resist increases, the resist shrinks, so that accurate inspection cannot be performed. Therefore, in order to perform an inspection with high accuracy, it is necessary to make the amount of light irradiated on the resist smaller than a contraction threshold value at which the resist contracts.
【０００７】一方、レジストに照射する光量が少なすぎ
ると、ＣＣＤカメラ等からの信号の対雑音により高い精
度での検査ができなくなる。例えば、照射光量が０．５
ｍＪ／ｃｍ2より少なくなると、１ｎｍ程度の精度で検
査することができない。そのため、１ｎｍ程度の精度で
検査するためには、０．５ｍＪ／ｃｍ2以上の照射光量
が必要となるが、レジストの種類によっては、収縮閾値
が０．５ｍＪ／ｃｍ2より少ないものも有り、この種の
レジストを使用した場合には、１ｎｍ程度の精度の精度
で検査することができなかった。On the other hand, if the amount of light irradiated on the resist is too small, it is impossible to perform a high-precision inspection due to noise of a signal from a CCD camera or the like. For example, when the irradiation light amount is 0.5
If it is less than mJ / cm 2 , inspection cannot be performed with an accuracy of about 1 nm. Therefore, in order to perform inspection with an accuracy of about 1 nm, an irradiation light amount of 0.5 mJ / cm 2 or more is required. However, depending on the type of resist, there is a resist whose shrinkage threshold is smaller than 0.5 mJ / cm 2 , When this type of resist was used, inspection could not be performed with an accuracy of about 1 nm.
【０００８】したがって、本発明は、以上のような実情
に鑑みて創案されたものであって、収縮閾値の小さなレ
ジストパターンに対しても、レジストパターンの検査を
精度良く且つ適切に行うようにした検査装置及び検査方
法を提供することを目的とするものである。Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to accurately and appropriately inspect a resist pattern even for a resist pattern having a small shrinkage threshold. It is an object to provide an inspection device and an inspection method.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に係る検査装置
は、検査対象に対して、紫外域の波長を有する照射光を
照射して上記検査対象を照射する照明手段と、照明手段
により照明された検査対象の画像を撮像する画像撮像手
段と、照明手段により照明された検査対象からの反射光
又は透過光を画像撮像手段に導く検出光学系と、画像撮
像手段により撮像された検査対象の画像を処理、解析す
ることにより検査対象の状態を検査する検査手段とを備
え、検査対象は、所定のパターンを形成するためのパタ
ーン形成用レジストパターンと、パターン形成用レジス
トパターンと同一材料よりなる測長専用レジストパター
ンとを備え、照明手段は、測長専用レジストパターンに
対して、レジストの収縮が飽和する照射光量で照射光を
照射し、画像撮像手段は、収縮が飽和した測長専用レジ
ストパターンを撮像し、検査手段は、画像処理手段によ
り撮像された測長専用レジストパターンの画像をもと
に、パターン形成用レジストパターンを検査することを
特徴とするものである。The inspection apparatus according to the present invention illuminates the inspection object by irradiating the inspection object with irradiation light having a wavelength in the ultraviolet region, and illuminating the inspection object with the illumination means. Image capturing means for capturing an image of the inspected object, a detection optical system for guiding reflected light or transmitted light from the inspected object illuminated by the illumination means to the image capturing means, and an image of the inspection object captured by the image capturing means Inspection means for inspecting the state of the inspection object by processing and analyzing the inspection object, wherein the inspection object comprises a pattern forming resist pattern for forming a predetermined pattern, and a measuring means made of the same material as the pattern forming resist pattern. A length-specific resist pattern, and the illuminating means irradiates the length-measurement-specific resist pattern with irradiation light at an irradiation light amount at which the shrinkage of the resist is saturated. Captures a resist pattern dedicated to length measurement whose contraction is saturated, and the inspection means inspects the resist pattern for pattern formation based on the image of the resist pattern dedicated to length measurement captured by the image processing means. Is what you do.
【００１０】この検査装置によれば、検査対象に設けら
れた測長専用レジストパターンが照明手段により紫外域
の波長を有する照明光で照明される。そして、紫外域の
波長を有する照明光で照明された測長専用レジストパタ
ーンの画像が、結像光学系により画像撮像手段に導か
れ、画像撮像手段により撮像される。撮像手段により撮
像された測長専用レジストパターンの画像は、検査手段
に取り込まれ、処理、解析される。この検査手段により
処理、解析される測長専用レジストパターンは、非常に
短波長の光である紫外域の波長を有する照明光で照明さ
れた測長専用レジストパターンの画像である。したがっ
て、この画像処理手段により処理された測長専用レジス
トパターンの画像を解析することで測長専用レジストパ
ターンの状態を非常に精度良く測長することができる。
そして、測長専用レジストパターンの測定値と、所定の
パターンを形成するためのパターン形成用レジストパタ
ーンとの相関関係を予め調べておき、この相関関係によ
り測長専用レジストパターンの測定値を補正することに
よりパターン形成用レジストパターンの検査を精度良
く、且つ適切に行うことができる。According to this inspection apparatus, the resist pattern dedicated to length measurement provided on the inspection object is illuminated by the illumination means with illumination light having a wavelength in the ultraviolet region. Then, the image of the resist pattern dedicated to length measurement illuminated with illumination light having a wavelength in the ultraviolet region is guided to the image capturing means by the imaging optical system, and is captured by the image capturing means. The image of the resist pattern dedicated to length measurement taken by the imaging means is taken into the inspection means, processed and analyzed. The resist pattern dedicated to length measurement processed and analyzed by this inspection means is an image of the resist pattern dedicated to length measurement illuminated with illumination light having a wavelength in the ultraviolet region that is a very short wavelength light. Therefore, by analyzing the image of the resist pattern dedicated to length measurement processed by the image processing means, the state of the resist pattern dedicated to length measurement can be measured with very high accuracy.
Then, the correlation between the measured value of the resist pattern dedicated to length measurement and the resist pattern for pattern formation for forming a predetermined pattern is checked in advance, and the measured value of the resist pattern dedicated to length measurement is corrected based on the correlation. Thus, the inspection of the pattern forming resist pattern can be performed accurately and appropriately.
【００１１】また、本発明に係る検査方法は、検査対象
に対して照射光を照射してこの検査対象を照射し、照射
された検査対象の画像を撮像手段により撮像し、撮像手
段により撮像された検査対象の画像を処理し解析するこ
とで検査対象の状態を検査する検査方法であって、紫外
域の波長を有する照射光を、検査対象の所定の位置に設
けられた測長専用レジストパターンに対してレジストの
収縮が飽和する照射光量で照射し、照射光により照明さ
れ、収縮が飽和した測長専用レジストパターンの画像を
上記撮像手段により撮像し、画像処理手段により撮像さ
れた測長専用レジストパターンの画像を処理、解析する
ことにより検査対象の所定の位置に設けられた所定のパ
ターンを形成するためのパターン形成用レジストパター
ンを検査することを特徴とするものである。Further, in the inspection method according to the present invention, the inspection object is irradiated with irradiation light to irradiate the inspection object, an image of the irradiated inspection object is taken by an image pickup means, and the image is taken by the image pickup means. An inspection method for inspecting the state of the inspection object by processing and analyzing the image of the inspection object, and irradiating light having a wavelength in the ultraviolet region with a resist pattern dedicated to length measurement provided at a predetermined position of the inspection object. The resist pattern is illuminated with the irradiation light amount that saturates the contraction of the resist, illuminated by the irradiating light, and the image of the resist pattern for exclusive use of length measurement whose contraction is saturated is imaged by the above-described image pickup means, and is exclusively used for the length measurement captured by the image processing means Inspecting a pattern forming resist pattern for forming a predetermined pattern provided at a predetermined position of an inspection target by processing and analyzing an image of the resist pattern It is an feature.
【００１２】この検査方法によれば、検査対象に設けら
れた測長専用レジストパターンを照明手段により紫外域
の波長を有する照明光で照明する。そして、紫外域の波
長を有する照明光で照明された測長専用レジストパター
ンの画像を、結像光学系により画像撮像手段に導き、画
像撮像手段により撮像する。そして、撮像手段により撮
像した測長専用レジストパターンの画像を、検査手段に
取り込み、検査手段により処理、解析する。この検査手
段により処理、解析する測長専用レジストパターンは、
非常に短波長の光である紫外域の波長を有する照明光で
照明された測長専用レジストパターンの画像である。し
たがって、この測長専用レジストパターンの画像を処
理、解析することで測長専用レジストパターンの状態を
非常に精度良く測長することができる。そして、測長専
用レジストパターンの測定値と、所定のパターンを形成
するためのパターン形成用レジストパターンとの相関関
係を予め調べておき、この相関関係により測長専用レジ
ストパターンの測定値を補正することにより所定のパタ
ーンを形成するためのパターン形成用レジストパターン
の検査を精度良く、且つ適切に行うことができる。According to this inspection method, the resist pattern dedicated to length measurement provided on the inspection object is illuminated by the illumination means with illumination light having a wavelength in the ultraviolet region. Then, an image of the resist pattern dedicated to length measurement illuminated with illumination light having a wavelength in the ultraviolet region is guided to the image capturing means by the imaging optical system, and captured by the image capturing means. Then, the image of the resist pattern dedicated to length measurement taken by the imaging means is taken into the inspection means, and processed and analyzed by the inspection means. The resist pattern dedicated to length measurement processed and analyzed by this inspection means,
5 is an image of a resist pattern dedicated to length measurement illuminated with illumination light having a wavelength in the ultraviolet region, which is a very short wavelength light. Therefore, by processing and analyzing the image of the resist pattern dedicated to length measurement, the state of the resist pattern dedicated to length measurement can be measured very accurately. Then, the correlation between the measured value of the resist pattern dedicated to length measurement and the resist pattern for pattern formation for forming a predetermined pattern is checked in advance, and the measured value of the resist pattern dedicated to length measurement is corrected based on the correlation. This makes it possible to accurately and appropriately inspect a pattern forming resist pattern for forming a predetermined pattern.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１４】本発明は、紫外域の波長を有する照明光を
用いて半導体ウエハ等に形成されたレジストパターンを
照明し、撮像した画像を処理し解析することによって、
例えばレジストパターンのエッジ位置を検出して線幅の
管理等を行うようにしたものである。According to the present invention, a resist pattern formed on a semiconductor wafer or the like is illuminated with illumination light having a wavelength in the ultraviolet region, and a captured image is processed and analyzed.
For example, the edge position of the resist pattern is detected to manage the line width.
【００１５】このように、紫外域の波長を有する光を照
明光として用いてレジストパターンを照明する場合、そ
の照射光量が多いと、レジストパターンが照明光に反応
して収縮してしまうという問題がある。As described above, when a resist pattern is illuminated using light having a wavelength in the ultraviolet region as illumination light, the resist pattern shrinks in response to the illumination light if the amount of irradiation is large. is there.
【００１６】例えば、波長２６６ｎｍの深紫外（Deep U
ltra Violet、以下、ＤＵＶと呼ぶ。）レーザ光をレジ
ストパターンに照射し、ＤＵＶレーザ光照射前後のレジ
ストパターンの線幅変化とＤＵＶレーザ光照射光量との
関係を調べると、図１及び図２のようになる。For example, a deep ultraviolet (Deep U) having a wavelength of 266 nm is used.
ltra Violet, hereafter called DUV. 1) FIG. 1 and FIG. 2 show the relationship between the line width change of the resist pattern before and after the DUV laser beam irradiation and the amount of the DUV laser beam irradiation before and after irradiating the resist pattern with the laser beam.
【００１７】線幅変化は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）
で測定した。レジストは、２種類のレジスト、第１のレ
ジストと第２のレジストとを用いた。図１は、第１のレ
ジストに波長２６６ｎｍのＤＵＶレーザ光を照射したと
きのＤＵＶレーザ光の照射エネルギーと第１のレジスト
の変形率との関係を示した特性図である。また、図２
は、第２のレジストに波長２６６ｎｍのＤＵＶレーザ光
を照射したときのＤＵＶレーザ光の照射エネルギーと第
２のレジストの変形率との関係を示した特性図である。The line width change is measured by a scanning electron microscope (SEM).
Was measured. As the resist, two types of resists, a first resist and a second resist, were used. FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the irradiation energy of the DUV laser light and the deformation ratio of the first resist when the first resist is irradiated with a DUV laser light having a wavelength of 266 nm. FIG.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between the irradiation energy of the DUV laser beam and the deformation ratio of the second resist when the second resist is irradiated with a DUV laser beam having a wavelength of 266 nm.
【００１８】図１及び図２からわかるように、第１のレ
ジストでは、１０００ｍＪ／ｃｍ２程度のＤＵＶレーザ
光照射光量でも有意な収縮は生じていないのに対して、
第２のレジストは、０．１ｍＪ／ｃｍ２程度以上のＤＵ
Ｖレーザ光照射光量で収縮が始まり、１０ｍＪ／ｃｍ２
のＤＵＶレーザ光照射光量においては、５％程度の収縮
が生じている。即ち、第２のレジストでは、０．１ｍＪ
／ｃｍ２以上の光量のＤＵＶレーザ光を照射した場合、
レジストパターンが変形してしまう。As can be seen from FIGS. 1 and 2, in the first resist, no significant shrinkage occurs even with a DUV laser beam irradiation light amount of about 1000 mJ / cm 2.
The second resist has a DU of about 0.1 mJ / cm2 or more.
Shrinkage starts with the amount of V laser light irradiation, 10 mJ / cm2
In the DUV laser light irradiation light amount, there is a contraction of about 5%. That is, in the second resist, 0.1 mJ
When irradiating a DUV laser beam with a light amount of / cm2 or more,
The resist pattern is deformed.
【００１９】一方、レジストパターンを照明し、撮像す
る際の照明光の照射光量を小さくして微弱光でレジスト
パターンの検査を行う（以下、微弱光検査という。）場
合、画像を撮像するＣＣＤカメラ等の画像撮像素子の雑
音が問題となってくる。即ち、微弱光検査では、ＣＣＤ
カメラに入射する光量が小さいために、信号成分に対す
る雑音成分の割合が相対的に大きくなり、この雑音成分
が検査精度を劣化させる要因となる場合がある。例え
ば、照射光量が、０．５ｍＪ／ｃｍ2より少ない場合に
は、信号成分に対する雑音成分の割合が相対的に大きく
なり１ｎｍ程度の精度で検査することができない。On the other hand, when the resist pattern is illuminated and the resist pattern is inspected with weak light by irradiating a small amount of illumination light at the time of imaging (hereinafter, referred to as a weak light inspection), a CCD camera for imaging an image. The noise of the image pickup device becomes a problem. That is, in the weak light inspection, the CCD
Since the amount of light incident on the camera is small, the ratio of the noise component to the signal component becomes relatively large, and this noise component may cause deterioration of the inspection accuracy. For example, when the irradiation light amount is less than 0.5 mJ / cm 2 , the ratio of the noise component to the signal component becomes relatively large, and the inspection cannot be performed with an accuracy of about 1 nm.
【００２０】したがって、ＣＣＤカメラ等を検査装置に
用いる場合には、１ｎｍ程度の精度の測長精度を得るた
めには、少なくとも０．５ｍＪ／ｃｍ２程度のＤＵＶレ
ーザ光射光量が必要となる。このことを考慮すると、第
１のレジストの場合には問題はないが、第２のレジスト
の場合には、レジストを収縮させない条件を満たす照射
光量では、１ｎｍ程度の測長精度は得ることができない
ことになる。Therefore, when a CCD camera or the like is used for an inspection apparatus, a DUV laser beam irradiation amount of at least about 0.5 mJ / cm 2 is required to obtain a length measurement accuracy of about 1 nm. In consideration of this, there is no problem in the case of the first resist, but in the case of the second resist, it is not possible to obtain a length measurement accuracy of about 1 nm with an irradiation light amount that satisfies the condition that the resist is not shrunk. Will be.
【００２１】ところで、図３からわかるように第２のレ
ジストの場合には、１０ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／
ｃｍ２のＤＵＶレーザ光照射光量ではレジストの収縮量
は、約５％で一旦飽和状態となる。しかしながら、ＤＵ
Ｖレーザ光照射光量が１０００ｍＪ／ｃｍ２よりも多く
なると、図３に示すように収縮の飽和状態がくずれ、再
びレジストの収縮が急速に進む。したがって、ＤＵＶレ
ーザ光照射光量が１０ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃ
ｍ２の範囲である収縮飽和領域（以下、プラトー条件と
呼ぶ。）では、収縮量が一定に維持されるため、破壊検
査を行うことにより１ｎｍ程度の高い精度で線幅測長を
行うことが可能となる。By the way, as can be seen from FIG. 3, in the case of the second resist, 10 mJ / cm2 to 1000 mJ / cm2 is used.
With the DUV laser beam irradiation light amount of cm 2, the resist shrinks once and becomes saturated at about 5%. However, DU
When the V laser beam irradiation light quantity exceeds 1000 mJ / cm 2, the saturated state of shrinkage is lost as shown in FIG. 3, and the resist shrinks rapidly again. Therefore, the amount of DUV laser light irradiation is 10 mJ / cm2 to 1000 mJ / c.
In the shrinkage saturation region (hereinafter, referred to as plateau condition) which is in the range of m2, the shrinkage amount is kept constant, so that the line width measurement can be performed with high accuracy of about 1 nm by performing a destructive inspection. Becomes
【００２２】そこで、本発明においては、上述したプラ
トー条件で測長することによりレジストパターンの線幅
測長を行う。即ち、レジストパターンに所定の光量のＤ
ＵＶレーザ光を照射することにより、レジストを強制的
に収縮させて収縮量が飽和した状態とする。そして、収
縮量が飽和状態にあるレジストパターンの線幅を測長
し、更にその測定値に所定の補正を施すことにより、レ
ジストパターンの線幅を求める。ここで、本発明におい
ては、レジストを収縮させるため、回路パターンを形成
する部分となる部分のレジストパターンにＤＵＶレーザ
光を照射することができない。そこで、本発明において
は、実用される部分のレジストパターンの近傍に、線幅
測長を測定するための測長専用レジストパターンを設け
る。そして、当該測長専用レジストパターンに所定の光
量のＤＵＶレーザ光を照射することにより、レジストを
強制的に収縮させて収縮量が飽和した状態とする。そし
て、収縮量が飽和状態にあるレジストパターンの線幅を
測長し、更にその測定値に所定の補正を施すことにより
回路パターンを形成する部分のレジストパターンの線幅
を求める。Therefore, in the present invention, the line width of the resist pattern is measured by measuring the length under the above-mentioned plateau condition. That is, a predetermined amount of D
By irradiating UV laser light, the resist is forcibly contracted, and the amount of contraction is saturated. Then, the line width of the resist pattern whose contraction amount is in a saturated state is measured, and the measured value is subjected to a predetermined correction to obtain the line width of the resist pattern. Here, in the present invention, since the resist is shrunk, it is impossible to irradiate a DUV laser beam to a resist pattern in a portion where a circuit pattern is to be formed. Therefore, in the present invention, a resist pattern dedicated to length measurement for measuring line width measurement is provided in the vicinity of a resist pattern in a practical part. Then, a predetermined amount of DUV laser light is applied to the length-measuring-dedicated resist pattern to forcibly shrink the resist so that the shrinkage is saturated. Then, the line width of the resist pattern in which the contraction amount is in a saturated state is measured, and the measured value is subjected to a predetermined correction to obtain the line width of the resist pattern in the portion where the circuit pattern is formed.
【００２３】以下、本発明を適用した検査装置について
説明する。本発明を適用した検査装置の一構成例を図４
に示す。この図４に示す検査装置１は、半導体ウエハ上
に形成された半導体集積回路の配線パターンの線幅測定
を行うことができるように構成されたものである。Hereinafter, an inspection apparatus to which the present invention is applied will be described. FIG. 4 shows a configuration example of an inspection apparatus to which the present invention is applied.
Shown in The inspection apparatus 1 shown in FIG. 4 is configured to be able to measure the line width of a wiring pattern of a semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor wafer.
【００２４】検査装置１は、図４に示すように、半導体
ウエハ２を移動可能に支持する可動ステージ３と、可動
ステージ３上に設置された半導体ウエハ２を照明する照
明光を出射する光源４と、照明光により照明された半導
体ウエハ２の画像を撮像する撮像素子５と、光源４から
出射された照明光を可動ステージ３上に設置された半導
体ウエハ２に導くとともに、照明光により照明された半
導体ウエハ２からの反射光を撮像素子５に導く光学系６
と、撮像素子５により撮像された画像を処理する画像処
理用コンピュータ７と、検査装置１全体の動作を制御す
る制御用コンピュータ８とを備えている。As shown in FIG. 4, the inspection apparatus 1 includes a movable stage 3 that movably supports a semiconductor wafer 2 and a light source 4 that emits illumination light for illuminating the semiconductor wafer 2 installed on the movable stage 3. And an imaging element 5 that captures an image of the semiconductor wafer 2 illuminated by the illumination light, and guides the illumination light emitted from the light source 4 to the semiconductor wafer 2 installed on the movable stage 3 and is illuminated by the illumination light. Optical system 6 for guiding the reflected light from semiconductor wafer 2 to image sensor 5
And an image processing computer 7 for processing an image captured by the image sensor 5 and a control computer 8 for controlling the operation of the entire inspection apparatus 1.
【００２５】半導体ウエハ２は、検査対象となるもので
あり、当該半導体ウエハ２上には、例えばゲート配線に
対応したレジストパターン９が図５に示すように形成さ
れている。そして、図５に示すように、実用される部分
のレジストパターン９から外れた位置でありレジストが
収縮しても後工程に影響のない位置、且つ、レジストパ
ターン９の近傍の所定の位置には、測長専用レジストパ
ターン１０が形成されている。測長専用レジストパター
ン１０は、線幅を測長するために設けられるものであ
り、本発明においては、この測長専用レジストパターン
１０における線幅を測長する。The semiconductor wafer 2 is to be inspected, and a resist pattern 9 corresponding to, for example, a gate wiring is formed on the semiconductor wafer 2 as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 5, at a position deviating from the resist pattern 9 in a practical part, the position does not affect the subsequent process even if the resist shrinks, and at a predetermined position near the resist pattern 9. , A resist pattern 10 dedicated to length measurement is formed. The length-measuring resist pattern 10 is provided for measuring the line width. In the present invention, the line width in the length-measuring resist pattern 10 is measured.
【００２６】可動ステージ３は、例えば、当該可動ステ
ージ３上に設置された半導体ウエハ２を水平方向に移動
させるためのＸステージ及びＹステージと、半導体ウエ
ハ２を垂直方向に移動させるためのＺステージと、半導
体ウエハ２を回転させるためのθステージと、半導体ウ
エハ２を吸着して当該可動ステージ３上に固定させるた
めの吸着プレートとを備える。そして、可動ステージ３
は、制御用コンピュータ８の制御のもと、以上の各ステ
ージを動作させることで、吸着プレートにより吸着され
た半導体ウエハ２の検査する箇所を所定の検査位置へと
移動させる。The movable stage 3 includes, for example, an X stage and a Y stage for moving the semiconductor wafer 2 mounted on the movable stage 3 in the horizontal direction, and a Z stage for moving the semiconductor wafer 2 in the vertical direction. And a θ stage for rotating the semiconductor wafer 2, and a suction plate for sucking the semiconductor wafer 2 and fixing it on the movable stage 3. And movable stage 3
Operates the above-described stages under the control of the control computer 8 to move the inspection position of the semiconductor wafer 2 sucked by the suction plate to a predetermined inspection position.
【００２７】光源４としては、例えば、紫外線固体レー
ザが用いられる。この紫外線固体レーザは、ＹＡＧレー
ザ等の固体レーザを非線形光学結晶を用いて波長変換
し、例えば、波長が２６６ｎｍ程度のＤＵＶレーザ光を
出射するようになされている。As the light source 4, for example, an ultraviolet solid laser is used. This ultraviolet solid laser converts a solid laser such as a YAG laser into a wavelength using a non-linear optical crystal, and emits a DUV laser beam having a wavelength of about 266 nm, for example.
【００２８】検査装置の検査能力は、検査対象に照射す
る照明光の波長に依存し、照明光の波長が短波長である
方がより微細なパターンの検査が可能となる。検査装置
１では、照明光の光源４として紫外線固体レーザが用い
られ、短波長の深紫外レーザ光で半導体ウエハ２を照明
するようになされているので、微細なパターンの検査が
可能である。また、紫外線固体レーザは、装置自体が小
型であり、水冷が不要である等、取り扱い上でも優れて
おり、検査装置１における照明光の光源４として最適で
ある。The inspection capability of the inspection apparatus depends on the wavelength of the illumination light irradiated on the inspection object, and the shorter the wavelength of the illumination light, the more fine pattern can be inspected. In the inspection apparatus 1, an ultraviolet solid laser is used as the light source 4 of the illumination light, and the semiconductor wafer 2 is illuminated with a short-wavelength deep ultraviolet laser light, so that a fine pattern can be inspected. Further, the ultraviolet solid-state laser is excellent in handling such that the apparatus itself is small and does not require water cooling, and is optimal as the light source 4 of the illumination light in the inspection apparatus 1.
【００２９】また、撮像素子５としては、例えば、深紫
外レーザ光に対して高い感度が得られるように構成され
た紫外光用のＣＣＤ（charge-coupled device)カメラが
用いられる。この紫外光用ＣＣＤカメラは、そのピクセ
ルサイズが、例えば、１２ｎｍの光学像に対応してい
る。この紫外光用ＣＣＤカメラよりなる撮像素子５は、
画像処理用コンピュータ７に接続されている。そして、
この検査装置１においては、撮像素子５により撮像され
た半導体ウエハ２の画像が、画像処理用コンピュータ７
に取り込まれるようになされている。As the imaging device 5, for example, a CCD (charge-coupled device) camera for ultraviolet light configured to obtain high sensitivity to deep ultraviolet laser light is used. This ultraviolet light CCD camera corresponds to an optical image having a pixel size of, for example, 12 nm. The imaging device 5 composed of the ultraviolet CCD camera is:
It is connected to an image processing computer 7. And
In the inspection apparatus 1, an image of the semiconductor wafer 2 taken by the image pickup device 5 is transferred to an image processing computer 7.
It is made to be taken in.
【００３０】また、検査装置１においては、制御用コン
ピュータ８の制御のもと、光源４から照明光（深紫外レ
ーザ光）が出射され、この光源４から出射された照明光
が、光ファイバ１１により光学系６に導かれるようにな
されている。In the inspection apparatus 1, under the control of the control computer 8, illumination light (deep ultraviolet laser light) is emitted from the light source 4, and the illumination light emitted from the light source 4 is transmitted to the optical fiber 11. Is guided to the optical system 6.
【００３１】光学系６は、２つのレンズ１２、１３によ
り構成された照明用光学系１４を備えており、光ファイ
バ１１により光学系６に導かれた照明光は、先ず、この
照明用光学系１４に入射することになる。そして、照明
用光学系１４を透過した照明光がビームスプリッタ１５
に入射し、このビームスプリッタ１５にて反射された照
明光が、紫外光用対物レンズ１６を介して、可動ステー
ジ３上に設置された半導体ウエハ２に照射されるように
なされている。これにより、可動ステージ３上に設置さ
れた半導体ウエハ２が、深紫外レーザ光である照明光に
より照明されることになる。The optical system 6 includes an illumination optical system 14 composed of two lenses 12 and 13. The illumination light guided to the optical system 6 by the optical fiber 11 first receives the illumination light. 14. Then, the illumination light transmitted through the illumination optical system 14 is transmitted to the beam splitter 15.
And the illumination light reflected by the beam splitter 15 is applied to the semiconductor wafer 2 installed on the movable stage 3 via the objective lens 16 for ultraviolet light. As a result, the semiconductor wafer 2 placed on the movable stage 3 is illuminated by the illumination light that is the deep ultraviolet laser light.
【００３２】また、この検査装置１では、照明光により
照明された半導体ウエハ２からの反射光が、紫外光用対
物レンズ１６を透過して、ビームスプリッタ１５に入射
するようになされている。ここで、紫外光用対物レンズ
１６としては、例えば、開口数ＮＡが０．９程度の高開
口数のレンズが用いられる。この検査装置１では、照明
光として短波長の深紫外レーザ光を用いるとともに、紫
外光用対物レンズ１６として高開口数のレンズを用いる
ことで、より微細なパターンの検査を行うことが可能と
なる。In this inspection apparatus 1, the reflected light from the semiconductor wafer 2 illuminated by the illumination light is transmitted through the ultraviolet objective lens 16 and is incident on the beam splitter 15. Here, as the objective lens 16 for ultraviolet light, for example, a lens having a high numerical aperture of about 0.9 in numerical aperture NA is used. In this inspection apparatus 1, a finer pattern can be inspected by using a short-wavelength deep ultraviolet laser beam as illumination light and using a lens with a high numerical aperture as the objective lens 16 for ultraviolet light. .
【００３３】また、紫外光用対物レンズ１６は、対物レ
ンズ移動機構１７により保持された状態で照明光の光路
上に配設されている。対物レンズ移動機構１７は、紫外
光用対物レンズ１６をその光軸に沿った方向に移動可能
に保持するものであり、紫外光用対物レンズ１６と半導
体ウエハ２との間の距離が紫外光用対物レンズ１６の焦
点距離から若干ずれた状態（オフフォーカスの状態）と
なるように、紫外光用対物レンズ１６を保持している。The ultraviolet light objective lens 16 is disposed on the optical path of the illumination light while being held by the objective lens moving mechanism 17. The objective lens moving mechanism 17 holds the ultraviolet light objective lens 16 so as to be movable in a direction along the optical axis, and the distance between the ultraviolet light objective lens 16 and the semiconductor wafer 2 is such that the distance between the ultraviolet light objective lens 16 and the semiconductor wafer 2 is small. The ultraviolet light objective lens 16 is held so as to be slightly shifted from the focal length of the objective lens 16 (off-focus state).
【００３４】また、検査装置１では、ビームスプリッタ
１５を透過した半導体ウエハ２からの反射光が、結像レ
ンズ１８を介して撮像素子５に入射するようになされて
いる。これにより、照明光により照明された半導体ウエ
ハ２の画像が、紫外光用対物レンズ１６により拡大され
て、撮像素子５により撮像されることになる。In the inspection apparatus 1, the reflected light from the semiconductor wafer 2 transmitted through the beam splitter 15 is incident on the imaging device 5 via the imaging lens 18. As a result, the image of the semiconductor wafer 2 illuminated by the illumination light is enlarged by the ultraviolet light objective lens 16 and captured by the image sensor 5.
【００３５】ここで、以上のように構成された検査装置
１を用いて、半導体ウエハ２上に形成された半導体集積
回路のゲート配線のパターン幅を測定する方法について
説明する。なお、ここでは、ゲート配線のパターン幅の
測定を、半導体ウエハ２上にゲート配線に対応したレジ
ストパターン９が形成された段階で行う場合を例に挙げ
て説明する。Here, a method for measuring the pattern width of the gate wiring of the semiconductor integrated circuit formed on the semiconductor wafer 2 using the inspection apparatus 1 configured as described above will be described. Here, the case where the measurement of the pattern width of the gate wiring is performed at the stage when the resist pattern 9 corresponding to the gate wiring is formed on the semiconductor wafer 2 will be described as an example.
【００３６】先ず、図５示すように、ゲート配線に対応
したレジストパターン９及び測長専用レジストパターン
１０が形成された半導体ウエハ２が、可動テーブル２上
に設置される。そして、可動テーブル２が制御用コンピ
ュータ８の制御のもとで駆動され、半導体ウエハ２が移
動操作されることによって、検査する箇所のレジストパ
ターン１０が所定の検査位置に位置決めされる。First, as shown in FIG. 5, the semiconductor wafer 2 on which the resist pattern 9 corresponding to the gate wiring and the resist pattern 10 dedicated to length measurement are formed, is placed on the movable table 2. Then, the movable table 2 is driven under the control of the control computer 8, and the semiconductor wafer 2 is moved, whereby the resist pattern 10 at the position to be inspected is positioned at a predetermined inspection position.
【００３７】次に、制御用コンピュータ８の制御のもと
で光源４が駆動され、光源４から照明光となる深紫外レ
ーザ光が出射される。光源４から出射された照明光は、
光ファイバ１１により光学系６に導かれる。光学系６に
導かれた照明光は、先ず、照明用光学系１４を透過して
ビームスプリッタ１５に入射する。そして、ビームスプ
リッタ１５により反射された照明光が、紫外光用対物レ
ンズ１６を介して、可動テーブル２上に設置された半導
体ウエハ２に照射される。ここで、照明光は、半導体ウ
エハ２上に形成された測長専用レジストパターン１０に
照射される。そして、照明光は、測長専用レジストパタ
ーン１０のレジストが収縮飽和状態、即ちプラトー条件
に達するまで照射される。これにより、測長専用レジス
トパターン１０のレジストは、収縮飽和状態とされ、収
縮量が一定とされた状態となる。Next, the light source 4 is driven under the control of the control computer 8, and the light source 4 emits deep ultraviolet laser light serving as illumination light. The illumination light emitted from the light source 4 is
The light is guided to the optical system 6 by the optical fiber 11. The illumination light guided to the optical system 6 first passes through the illumination optical system 14 and enters the beam splitter 15. Then, the illumination light reflected by the beam splitter 15 is applied to the semiconductor wafer 2 installed on the movable table 2 via the ultraviolet light objective lens 16. Here, the illumination light is applied to the resist pattern 10 dedicated to length measurement formed on the semiconductor wafer 2. Then, the illumination light is irradiated until the resist of the resist pattern 10 dedicated to length measurement reaches a contraction-saturation state, that is, a plateau condition. As a result, the resist of the resist pattern 10 dedicated to length measurement is in a contraction-saturated state, and the contraction amount is constant.
【００３８】ここで、例えば上述した第２のレジストの
場合を例にとると、１０ｍＪ／ｃｍ２以上のＤＵＶレー
ザ光照射光量でレジストの収縮量が飽和するが、線幅測
長は、極力プラトー条件の小さなＤＵＶレーザ光光量条
件で行うことが好ましい。これは、１ｎｍ程度の測長精
度を得るためのＤＵＶレーザ光照射光量は、１ｍＪ／ｃ
ｍ２程度で十分であり、それ以上の光量は不要であるか
らである。また、過度のＤＵＶレーザ光照射によるリア
クティブイオンエッチング（ＲＩＥ）等の後工程への影
響や、レジストの下地として使用されるレジスト露光時
の無反射膜であるBack anti reflection coat膜（ＢＡ
ＲＣ膜）の特性変化等、レジストの収縮以外の変動要因
を極力抑えることができるからである。また、ＤＵＶレ
ーザ光照射をプラトー条件の小さなＤＵＶレーザ光光量
条件で行うことにより、ＤＵＶレーザ光照射時間を短縮
することができ、検査自体の高速化が図れるため、効率
良く検査を行うことが可能となる。Here, for example, in the case of the above-mentioned second resist, the contraction amount of the resist is saturated by the irradiation amount of the DUV laser beam of 10 mJ / cm 2 or more, but the line width measurement is performed under the plateau condition as much as possible. It is preferable to perform the process under the condition of the DUV laser light amount of small. This means that the amount of DUV laser light irradiation for obtaining a length measurement accuracy of about 1 nm is 1 mJ / c.
This is because about m2 is sufficient, and no more light quantity is required. In addition, the influence of excessive DUV laser light irradiation on post-processes such as reactive ion etching (RIE), and a back anti-reflection coat film (BA
This is because variation factors other than resist shrinkage, such as a change in characteristics of the RC film, can be suppressed as much as possible. In addition, by performing DUV laser light irradiation under a small plateau condition DUV laser light amount condition, the DUV laser light irradiation time can be shortened, and the inspection itself can be speeded up, so that the inspection can be performed efficiently. Becomes
【００３９】照明光により照明された半導体ウエハ２上
の収縮が飽和した状態の測長専用レジストパターン１０
からの反射光は、紫外光用対物レンズ１６を透過して、
ビームスプリッタ１５に入射する。そして、ビームスプ
リッタ１５を透過した半導体ウエハ２上の測長専用レジ
ストパターン１０からの反射光が、結像レンズ１８を介
して撮像素子５に入射する。これにより、紫外光用対物
レンズ１６により拡大された、例えば図６に示すような
半導体ウエハ２上の測長専用レジストパターン１０の画
像が、撮像素子５により撮像される。The resist pattern 10 dedicated to length measurement in a state where the contraction on the semiconductor wafer 2 illuminated by the illumination light is saturated.
Reflected light from the objective lens 16 for ultraviolet light,
The light enters the beam splitter 15. Then, the reflected light from the length measurement resist pattern 10 on the semiconductor wafer 2 transmitted through the beam splitter 15 is incident on the image sensor 5 via the imaging lens 18. As a result, the image of the resist pattern 10 dedicated to length measurement on the semiconductor wafer 2 as shown in FIG.
【００４０】ここで、紫外光用対物レンズ１６は、制御
用コンピュータ８の制御のもとで駆動される対物レンズ
移動機構１７により、オフフォーカスの状態で保持され
ている。したがって、撮像素子５は、測長専用レジスト
パターン１０の画像をオフフォーカスの状態で撮像する
ことになる。Here, the objective lens 16 for ultraviolet light is held in an off-focus state by an objective lens moving mechanism 17 driven under the control of the control computer 8. Therefore, the image sensor 5 captures an image of the length-measurement resist pattern 10 in an off-focus state.
【００４１】撮像素子５によりオフフォーカスの状態で
撮像された測長専用レジストパターン１０の画像は、画
像処理用コンピュータ７に取り込まれる。そして、画像
処理用コンピュータ７が、この取り込んだレジストパタ
ーン９の画像を処理することによって、図７に示すよう
な光の強度プロファイルが作成される。The image of the resist pattern 10 dedicated to length measurement taken in the off-focus state by the image pickup device 5 is taken into the computer 7 for image processing. Then, the image processing computer 7 processes the captured image of the resist pattern 9 to create a light intensity profile as shown in FIG.
【００４２】この図７に示す強度プロファイルは、凹凸
パターンである測長専用レジストパターン１０により回
折された照明光が、その段差近辺で干渉することによっ
て得られるものであり、測長専用レジストパターン１０
の凹凸に対応したものとなっている。即ち、この強度プ
ロファイルに現れる大きな山の部分（図７におけるａの
部分）は、測長専用レジストパターン１０の凹部に対応
しており、２つの大きな山の間の部分（図７におけるｂ
の部分）が、測長専用レジストパターン１０の凸部に対
応している。そして、この強度プロファイルには、２つ
の大きな山の間にそれぞれ小さな山が現れており、この
小さな山と大きな山との間に谷となるピークが現れてい
る。この谷となるピークは、測長専用レジストパターン
１０の凹部と凸部との境界部分（以下、パターンエッジ
という。）に対応している。The intensity profile shown in FIG. 7 is obtained by the interference of illumination light diffracted by the resist pattern 10 for length measurement, which is a concavo-convex pattern, near the step.
It corresponds to the unevenness of. That is, a large peak portion (a portion in FIG. 7) appearing in the intensity profile corresponds to the concave portion of the resist pattern 10 dedicated to length measurement, and a portion between the two large peaks (b in FIG. 7).
Portion) corresponds to the convex portion of the resist pattern 10 dedicated to length measurement. In this intensity profile, a small peak appears between the two large peaks, and a valley peak appears between the small peak and the large peak. The valley peak corresponds to a boundary portion between the concave portion and the convex portion of the resist pattern 10 for length measurement (hereinafter, referred to as a pattern edge).
【００４３】本発明を適用した検査装置１では、以上の
ように、測長専用レジストパターン１０のパターンエッ
ジに対応して谷となるピークが現れる強度プロファイル
が得られるので、この強度プロファイルから測長専用レ
ジストパターン１０の凸部の幅（以下、この凸部の幅を
線幅という。）を測定することが可能である。即ち、検
査装置１により得られる強度プロファイルにおいては、
２つの谷となるピークの間が凸部の幅に対応しているの
で、これら２つの谷となるピーク間の距離を求めれば、
測長専用レジストパターン１０の線幅を測定することが
できる。このようにして線幅を測定することにより、例
えば、線幅が、０．１８μｍ以下の非常に微細なレジス
トパターンの検査も１ｎｍ程度の高い精度で行うことが
できる。In the inspection apparatus 1 to which the present invention is applied, as described above, an intensity profile in which a peak that becomes a valley corresponding to the pattern edge of the length measurement-dedicated resist pattern 10 is obtained. It is possible to measure the width of the convex portion of the dedicated resist pattern 10 (hereinafter, the width of the convex portion is referred to as a line width). That is, in the intensity profile obtained by the inspection device 1,
Since the distance between the two valley peaks corresponds to the width of the convex portion, if the distance between these two valley peaks is obtained,
The line width of the resist pattern 10 dedicated to length measurement can be measured. By measuring the line width in this way, for example, inspection of a very fine resist pattern having a line width of 0.18 μm or less can be performed with high accuracy of about 1 nm.
【００４４】以上説明したように、本発明を適用した検
査装置１では、回路パターンを形成する部分のレジスト
パターンの線幅を測長する代わりに、半導体ウエハ２上
の実用される部分のレジストパターン９の近傍に設けら
れた測長専用レジストパターン１０の線幅を測長する。
即ち、本発明を適用した検査装置１では、半導体ウエハ
２上に設けられた測長専用レジストパターン１０に照射
光を照射し、この測長専用レジストパターン１０のレジ
ストを収縮飽和状態にして測長専用レジストパターン１
０の線幅を測定するようにしているので、実用される部
分のレジストパターン９に照射光を照射する必要がな
く、実用される部分のレジストの収縮を防止することが
できる。即ち、検査時におけるレジストパターン９の変
形を防止することができる。そして、測長専用レジスト
パターン１０の線幅の測定値に所定の補正を施すことに
よりレジストパターン９の線幅を求めるため、レジスト
パターン９を変形させることなく、レジストパターン９
の線幅を測長することが可能となる。As described above, in the inspection apparatus 1 to which the present invention is applied, instead of measuring the line width of the resist pattern in the portion where the circuit pattern is to be formed, the resist pattern in the practical portion on the semiconductor wafer 2 is used. The line width of the resist pattern 10 dedicated to length measurement provided near 9 is measured.
That is, in the inspection apparatus 1 to which the present invention is applied, irradiation light is applied to the resist pattern 10 dedicated to the length measurement provided on the semiconductor wafer 2, and the resist of the resist pattern 10 dedicated to the length measurement is contracted and saturated to measure the length. Dedicated resist pattern 1
Since the line width of 0 is measured, it is not necessary to irradiate the irradiation light to the resist pattern 9 in a practical part, and it is possible to prevent the resist from shrinking in a practical part. That is, deformation of the resist pattern 9 at the time of inspection can be prevented. Then, the line width of the resist pattern 9 is obtained by performing a predetermined correction on the measured value of the line width of the resist pattern 10 dedicated to length measurement.
Can be measured.
【００４５】また、本発明を適用した検査装置１では、
半導体ウエハ２上に設けられた測長専用レジストパター
ン１０に照射光を照射し、この測長専用レジストパター
ンのレジストを収縮飽和状態にして測長専用レジストパ
ターン１０の線幅を測定するようにしているので、実用
される部分のレジストパターン９に照射光を照射する必
要がなく、収縮閾値が０．５ｍＪ／ｃｍ２未満のレジス
トにおいても、１ｎｍ程度の高い精度で線幅を測長する
ことが可能となる。そして、レジストは、それぞれ固有
のプラトー条件を有するため、それぞれのレジストのプ
ラトー条件を予め調べておき、使用するレジスト毎に照
射光量を調整することにより、適切且つ高い精度で線幅
を測長することが可能となる。In the inspection apparatus 1 to which the present invention is applied,
Irradiation light is applied to the length-measurement-purpose resist pattern 10 provided on the semiconductor wafer 2 so that the resist of the length-measurement-only resist pattern is shrunk and saturated to measure the line width of the length-measurement-purpose resist pattern 10. Therefore, it is not necessary to irradiate the resist pattern 9 in a practical part with irradiation light, and the line width can be measured with high accuracy of about 1 nm even in a resist having a shrinkage threshold of less than 0.5 mJ / cm2. Becomes Since the resist has its own plateau conditions, the plateau conditions of each resist are checked in advance, and the line width is measured with appropriate and high accuracy by adjusting the irradiation light amount for each resist to be used. It becomes possible.
【００４６】また、本発明を適用した検査装置１では、
測長専用レジストパターン１０の線幅を測定する場合
に、半導体ウエハ２上に設けられた測長専用レジストパ
ターン１０の画像をオフフォーカスの状態で撮像素子５
により撮像し、この画像を画像処理用コンピュータ７に
取り込んで測長専用レジストパターン１０に対応した強
度プロファイルを作成し、この強度プロファイルをもと
に測長専用レジストパターン１０の線幅を測定するよう
にしているので、微細なレジストパターン９の線幅の測
定を精度良く行うことができる。In the inspection apparatus 1 to which the present invention is applied,
When measuring the line width of the resist pattern 10 for length measurement, the image of the resist pattern 10 for length measurement provided on the semiconductor wafer 2 is taken off-focus and the image sensor 5
The image is taken into the computer 7 for image processing to create an intensity profile corresponding to the resist pattern 10 dedicated to length measurement, and the line width of the resist pattern 10 dedicated to length measurement is measured based on the intensity profile. Therefore, the line width of the fine resist pattern 9 can be accurately measured.
【００４７】特に、半導体集積回路のパターンは近年益
々微細化してきており、線幅が０．１８μｍ以下にまで
なってきている。本発明に係る検査装置１では、線幅が
０．１８μｍ以下の非常に微細なレジストパターン９を
検査する場合でも、測長専用レジストパターン１０を撮
像する際のオフフォーカス量を最適な値に設定すれば、
パターンエッジに対応したピークを有する強度プロファ
イルが得られるので、この強度プロファイルをもとにし
て、線幅が０．１８μｍ以下の非常に微細なレジストパ
ターン９の検査を１ｎｍ程度の高い精度で行うことがで
きる。したがって、この検査装置１は、微細化されつつ
ある半導体集積回路のパターンの検査を行う上で非常に
有用である。In particular, the pattern of a semiconductor integrated circuit has been increasingly miniaturized in recent years, and the line width has been reduced to 0.18 μm or less. In the inspection apparatus 1 according to the present invention, even when a very fine resist pattern 9 having a line width of 0.18 μm or less is inspected, the off-focus amount when the resist pattern 10 dedicated to length measurement is imaged is set to an optimum value. if,
Since an intensity profile having a peak corresponding to the pattern edge is obtained, it is necessary to inspect a very fine resist pattern 9 having a line width of 0.18 μm or less with high accuracy of about 1 nm based on the intensity profile. Can be. Therefore, the inspection apparatus 1 is very useful for inspecting a pattern of a semiconductor integrated circuit that is being miniaturized.
【００４８】また、この検査装置１は、測長専用レジス
トパターン１０の画像を光学的に撮像してこの測長専用
レジストパターン１０の検査を行うようにしているの
で、走査電子顕微鏡や原子間力顕微鏡のように真空を必
要とせず、大気中での検査が可能である。したがって、
この検査装置１によれば、レジストパターン９の検査を
簡便且つ迅速に行うことができる。Further, since the inspection apparatus 1 optically captures an image of the resist pattern 10 for length measurement and inspects the resist pattern 10 for length measurement, the inspection apparatus 1 uses a scanning electron microscope or an atomic force. Inspection in air is possible without the need for a vacuum like a microscope. Therefore,
According to the inspection apparatus 1, the inspection of the resist pattern 9 can be performed easily and quickly.
【００４９】なお、この検査装置１により作成される強
度プロファイルから求められる測長専用レジストパター
ン１０の線幅の測定値は、上述したように、レジストパ
ターン９の線幅の実際の値である絶対値とは異なる値で
ある。The measured value of the line width of the resist pattern 10 for length measurement obtained from the intensity profile created by the inspection apparatus 1 is the absolute value of the actual line width of the resist pattern 9 as described above. It is different from the value.
【００５０】ここで、レジストパターン９の線幅の絶対
値と測長専用レジストパターン１０の測定値とは、使用
するレジストの種類により所定の関係を有する。したが
って、検査対象となるレジストの種類毎に予め、レジス
トパターン９の絶対値と、測長専用レジストパターン１
０の測定値との関係を求めておき、これを用いて測長専
用レジストパターン１０の測定値を補正することによ
り、レジストパターン９の絶対値を簡便且つ迅速に求め
ることができる。Here, the absolute value of the line width of the resist pattern 9 and the measured value of the resist pattern 10 for length measurement have a predetermined relationship depending on the type of resist used. Therefore, for each type of resist to be inspected, the absolute value of the resist pattern 9 and the resist pattern 1 for length measurement
The absolute value of the resist pattern 9 can be easily and quickly obtained by determining the relationship with the measured value of 0 and correcting the measured value of the resist pattern 10 for length measurement using this.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、波長の短い紫外域の光を照明光として用い、その
照明光を測長専用レジストパターンに照射してレジスト
の収縮を飽和させた状態で測長専用レジストパターンの
線幅を測長することにより検査を行うようにしているの
で、微細な構造のレジストパターンを、レジストパター
ンの変形を生じさせることなく、適切に且つ精度良く検
査することができる。As described above in detail, according to the present invention, ultraviolet light having a short wavelength is used as illumination light, and the illumination light is applied to a resist pattern for length measurement to saturate the shrinkage of the resist. Since the inspection is performed by measuring the line width of the resist pattern dedicated to length measurement in a state in which the resist pattern is formed, a resist pattern having a fine structure can be appropriately and accurately formed without causing deformation of the resist pattern. Can be inspected.
【図１】第１のレジストに波長２６６ｎｍのＤＵＶレー
ザ光を照射したときのＤＵＶレーザ光の照射エネルギー
と第１のレジストの変形率との関係を示した特性図であ
る。FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the irradiation energy of DUV laser light and the deformation rate of the first resist when the first resist is irradiated with DUV laser light having a wavelength of 266 nm.
【図２】第２のレジストに波長２６６ｎｍのＤＵＶレー
ザ光を照射したときのＤＵＶレーザ光の照射エネルギー
と第２のレジストの変形率との関係を示した特性図であ
る。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between the irradiation energy of the DUV laser beam and the deformation ratio of the second resist when the second resist is irradiated with a DUV laser beam having a wavelength of 266 nm.
【図３】第２のレジストに波長２６６ｎｍのＤＵＶレー
ザ光を照射したときのＤＵＶレーザ光の照射エネルギー
と第２のレジストの変形率との関係を示した特性図であ
る。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the irradiation energy of DUV laser light and the deformation rate of the second resist when the second resist is irradiated with DUV laser light having a wavelength of 266 nm.
【図４】本発明を適用した検査装置の一構成例を示す図
である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an inspection apparatus to which the present invention is applied.
【図５】レジストパターンが形成された半導体ウェハが
可動テーブル上に設置された状態を拡大して示す図であ
る。FIG. 5 is an enlarged view showing a state where a semiconductor wafer on which a resist pattern is formed is set on a movable table.
【図６】撮像素子により撮像されたレジストパターンの
画像を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an image of a resist pattern captured by an image sensor.
【図７】画像処理用コンピュータにより作成される強度
プロファイルの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an intensity profile created by an image processing computer.
１ 検査装置、２ 半導体ウエハ、３ 可動テーブル、
４ 光源、５ 撮像素子、６ 光学系、７ 画像処理用
コンピュータ、８ 制御用コンピュータ、９レジストパ
ターン、１０ 測長専用レジストパターン、１６ 紫外
光用対物レンズ、１７ 対物レンズ移動機構1 inspection device, 2 semiconductor wafer, 3 movable table,
Reference Signs List 4 light source, 5 image sensor, 6 optical system, 7 computer for image processing, 8 computer for control, 9 resist pattern, 10 resist pattern exclusively for length measurement, 16 objective lens for ultraviolet light, 17 objective lens moving mechanism
フロントページの続き (72)発明者 田口 歩 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 和田 裕之 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA22 BB02 CC19 FF04 FF61 GG06 GG12 GG22 HH04 JJ03 JJ26 LL02 LL04 MM03 QQ31 RR06 UU07 2G051 AA56 AA90 AB20 AC21 BA05 BA10 CB01 4M106 AA01 AA20 BA05 BA07 CA39 DB04 DB07 DB12 DB13 DB19 DH01 DJ04 DJ20 Continued on the front page (72) Inventor Ayumu Taguchi 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Hiroyuki Wada 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Stock In-house F term (reference) 2F065 AA22 BB02 CC19 FF04 FF61 GG06 GG12 GG22 HH04 JJ03 JJ26 LL02 LL04 MM03 QQ31 RR06 UU07 2G051 AA56 AA90 AB20 AC21 BA05 BA10 CB01 4M106 AA01 DB04 DB07 DB01 DB01
Claims (5)
る照射光を照射して上記検査対象を照射する照明手段
と、 上記照明手段により照明された検査対象の画像を撮像す
る画像撮像手段と、 上記照明手段により照明された検査対象からの反射光又
は透過光を上記画像撮像手段に導く検出光学系と、 上記画像撮像手段により撮像された検査対象の画像を処
理、解析することにより上記検査対象の状態を検査する
検査手段とを備え、 上記検査対象は、所定のパターンを形成するためのパタ
ーン形成用レジストパターンと、上記パターン形成用レ
ジストパターンと同一材料よりなる測長専用レジストパ
ターンとを備え、 上記照明手段は、上記測長専用レジストパターンに対し
て、レジストの収縮が飽和する照射光量で上記照射光を
照射し、 上記画像撮像手段は、上記収縮が飽和した測長専用レジ
ストパターンを撮像し、 上記検査手段は、上記画像処
理手段により撮像された測長専用レジストパターンの画
像をもとに、上記パターン形成用レジストパターンを検
査することを特徴とする検査装置。An illumination unit configured to irradiate the inspection target with irradiation light having a wavelength in an ultraviolet region to irradiate the inspection target; and an image capturing unit configured to capture an image of the inspection target illuminated by the illumination unit. A detection optical system that guides reflected light or transmitted light from the inspection target illuminated by the illumination unit to the image capturing unit; and processes and analyzes the image of the inspection target captured by the image imaging unit. Inspection means for inspecting the state of the inspection target, wherein the inspection target is a pattern-forming resist pattern for forming a predetermined pattern, and a length-measuring-dedicated resist pattern made of the same material as the pattern-forming resist pattern. The illumination means irradiates the irradiation pattern with the irradiation light with an irradiation light amount at which the contraction of the resist is saturated. The image capturing means captures the resist pattern dedicated to length measurement in which the contraction is saturated, and the inspection means uses the resist pattern for pattern formation based on the image of the resist pattern dedicated to length measurement captured by the image processing means. An inspection device characterized by inspecting a device.
長専用レジストパターンの線幅と、上記パターン形成用
レジストパターンとの相関関係を用いてパターン形成用
レジストパターンの線幅を検査することを特徴とする請
求項１記載の検査装置。2. The method according to claim 1, wherein the inspecting unit inspects a line width of the resist pattern for pattern formation using a correlation between the line width of the resist pattern for length measurement whose contraction is saturated and the resist pattern for pattern formation. The inspection device according to claim 1, wherein:
約２６６ｎｍの照明光を出射する紫外線固体レーザ装置
を備えることを特徴とする請求項１記載の検査装置。3. An inspection apparatus according to claim 1, wherein said illumination means includes an ultraviolet solid-state laser device which emits illumination light having a wavelength of about 266 nm as said light source.
検査対象を照射し、照射された検査対象の画像を撮像手
段により撮像し、上記撮像手段により撮像された検査対
象の画像を処理し解析することで上記検査対象の状態を
検査する検査方法であって、 紫外域の波長を有する照射光を、上記検査対象の所定の
位置に設けられた測長専用レジストパターンに対してレ
ジストの収縮が飽和する照射光量で照射し、 上記照射光により照明され、収縮が飽和した上記測長専
用レジストパターンの画像を上記撮像手段により撮像
し、 上記画像処理手段により撮像された測長専用レジストパ
ターンの画像を処理、解析することにより上記検査対象
の所定の位置に設けられた所定のパターンを形成するた
めのパターン形成用レジストパターンを検査することを
特徴とする検査方法。4. An inspection object is irradiated with irradiation light to irradiate the inspection object, an image of the irradiated inspection object is captured by an imaging unit, and an image of the inspection object captured by the imaging unit is processed. An inspection method for inspecting the state of the inspection target by analyzing and analyzing, the irradiation light having a wavelength in the ultraviolet region, the resist pattern for the length measurement dedicated resist provided at a predetermined position of the inspection target, the resist Irradiation is performed with an irradiation light amount at which the contraction is saturated, illuminated by the irradiation light, and an image of the length-measurement-dedicated resist pattern whose contraction is saturated is taken by the image-capturing means, Inspecting a pattern forming resist pattern for forming a predetermined pattern provided at a predetermined position of the inspection target by processing and analyzing the image of An inspection method characterized by the following.
６６ｎｍの照明光を出射する紫外線固体レーザ装置を用
いることを特徴とする請求項４記載の検査方法。5. A light source having a wavelength of about 2
5. The inspection method according to claim 4, wherein an ultraviolet solid-state laser device that emits illumination light of 66 nm is used.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000129001A JP2001304818A (en) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | Inspection apparatus and inspection method |
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| JP2000129001A JP2001304818A (en) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | Inspection apparatus and inspection method |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002014053A (en) * | 2000-06-28 | 2002-01-18 | Sony Corp | Equipment and method for inspection |
| US12031909B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-07-09 | Asml Netherlands B.V. | Metrology method for measuring an exposed pattern and associated metrology apparatus |
-
2000
- 2000-04-25 JP JP2000129001A patent/JP2001304818A/en not_active Withdrawn
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| US12031909B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-07-09 | Asml Netherlands B.V. | Metrology method for measuring an exposed pattern and associated metrology apparatus |
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