JP2002031508A - パターン測定装置及び測定方法 - Google Patents
パターン測定装置及び測定方法Info
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Abstract
細パターンのうち、自動寸法測定装置を用いて配線パタ
ーンに代表される広範囲におよぶ長く連続したパターン
の寸法を測定する際、測定者が指定する特定パターンの
寸法について個人差なく位置を決定し測定する。 【解決手段】 LSI回路の中において存在する微細
パターンの寸法を測定する装置であって、被測定パター
ンについて自動アライメント・自動基準点合わせ機能
と、アライメントポイント・基準点から測定しようとす
る任意の指定位置までの座標・距離の測定を行う機能
と、指定された任意パターンの寸法の自動測長を行う機
能と、測定されたパターンの寸法の自動集計・統計処理
を行う機能とを有する。
Description
際、LSI回路などウエハ上の微細パターンの寸法を自
動測定する装置及び方法に関するものである。さらに詳
しくは、測長SEM(SEMは走査型電子顕微鏡)など
の自動寸法測定装置を用いて、ウエハ上の広範囲に渡る
パターンの寸法を自動測定する装置および方法に関する
ものである。
は、例えば測長SEMがあるが、図4に示すLSI回路
における配線のような長いラインパターン1について、
広範囲におよぶパターン寸法を測定する際には、測定画
面上に出てきた目的のパターンの測定位置2を人間の手
によって指定することによってその都度測定していた。
る際、LSI回路におけるパターンの微細化が加速する
に伴って、配線部分などのライン幅もさらに細くなる一
方である。そのためLSIを製造する際、パターン形成
時にはレジスト形状のラフネス(凹凸)、下地段差の影
響など様々な弊害を受けてしまい寸法を制御することが
困難な状況になっている。従って配線のような広範囲に
わたる長いラインについて特定のパターン寸法を個人差
なく測定し、さらに得られたデータを統計的に処理する
ことによってプロセスの優位性、安定性すなわちパター
ン加工装置の精度を確認することが必要である。しかし
ながら上記に示した従来の方法では、人間による場所の
特定および寸法測定が行われるため測定自体に個人差が
生じてしまい正確なパターン評価を行うことが不可能で
ある。
とするもので、広範囲に及ぶパターンのうち指定した正
確な測定位置におけるパターン寸法を自動的に測定する
ことができるようにするものである。
ン測定装置は、ウエハ上に形成される所定の基準パター
ンについて、2以上の基準点と任意のパターン側定位置
とを設定し座標位置を決定する手段と、ウエハ上に形成
された被測定パターンについて前記基準パターンに対応
する基準点を確定し、この基準点から被測定パターン上
のパターン測定位置を決定する手段と、前記パターン測
定位置においてパターン寸法を測定する手段とを含むも
のである。
求項1に記載のウエハパターン測定装置において、パタ
ーン寸法の測長結果を自動で集計し測定位置毎のデータ
を統計処理する手段を含むものである。
エハ上に形成される所定の基準パターンについて、2以
上の基準点と任意のパターン側定位置とを設定し座標位
置を決定するステップと、ウエハ上に形成された被測定
パターンについて前記基準パターンに対応する基準点を
確定し、この基準点から被測定パターン上のパターン測
定位置を決定するステップと、前記パターン測定位置に
おいてパターン寸法を測定するステップとを含むもので
ある。
求項3に記載のウエハパターン測定方法において、パタ
ーン寸法の測長結果を自動で集計し測定位置毎のデータ
を統計処理するステップを含むものである。
び方法では、半導体を製造する際に必要となるLSI回
路としてウエハ上に形成されるパターンを任意の数だけ
画像登録しておき、これを基準パターンとする。半導体
の製造時にウエハ上に形成されたあるパターンの寸法を
測定しようとするとき、被測定パターンに対応する基準
パターンを取り出し、その画像を利用することにより、
被測定パターンに対する自動アライメントまたは自動基
準点合わせを行ない、被測定パターンのアライメント位
置または基準点から任意の座標位置に存在するパターン
を自動測長することができるようにしたものである。
いて、測定したい座標位置の近傍にある任意の少なくと
も2ヵ所のポイントをアライメントポイント、あるいは
基準点として設定し、ここに正確に自動アライメントま
たは自動基準点合わせを行う。次に測定したい座標位置
がさきほど設定したアライメントポイント、あるいは基
準点からどのくらいの距離に位置するかを座標測定によ
り求める。次に、ウエハ上に形成された被測定パターン
について、基準パターンのアライメントポイントあるい
は基準点に対応するアライメントポイントあるいは基準
点を見つけ出す。そしてこの基準点から、基準パターン
での測定座標をもとに、測定したい座標位置を割り出
す。そうすれば長いパターンを測定する場合においても
全く同じ場所を指定し測定することができる。
繰り返し行うことによってウエハ内の任意の数のパター
ンにおける下地段差の違いなどによる寸法の均一性、バ
ラツキなどの確認ができる。さらにこれらの寸法データ
を指定位置毎に自動集計・統計処理することによりプロ
セスの安定性を確認できる。
説明する。図1は実際にパターン寸法を測定する場合の
工程フロー、図2は本発明による寸法測定方法を説明す
るためのパターン概略図、図3は自動寸法測定装置の構
成概略図である。図1の工程フローに示すステップ1
で、半導体製造で使用する任意のパターンに関して、自
動アラインメントパターンまたは基準パターンの登録を
する。ステップ2で、寸法を測定しようとする任意の指
定パターン(被測定パターン)の登録をする。ステップ
3で、選択された基準パターンについて、自動アライン
メントポイントあるいは基準点を設定し、この自動アラ
インメントポイント・基準点から寸法を測定しようとす
る任意の指定位置までの座標・距離の測定をする。
図2に示すように、広範囲に及ぶラインパターン3のう
ち、任意の指定された測定場所4を設定にするために画
面上に十字印のカーソル5を表示させてSEM等の画像
データを登録する。この場合、測定場所4においてライ
ンパターン3のライン線幅を測定することを目的とす
る。次にその近傍にある任意のポイント6Aを設定する
ために画面上に十字印のカーソル7Aを表示させてこれ
を第1のアラインメントポイント、あるいは第1の基準
点とする。同様に別の場所に任意のポイント6Bを設定
するために画面上に十字印のカーソル7Bを表示させて
これを第2のアラインメントポイント、あるいは第2の
基準点とする。このように基準点を複数設けることによ
って、実際に測定したいパターン4の座標が2つのアラ
インメント、あるいは基準点6A,6Bの座標からステ
ージの移動量を基に決定される。すなわち、この基準点
6A,6Bからラインパターン3の指定された測定場所
4までの距離をそれぞれの座標データより計算する。計
算された値を用いれば基準点6A,6Bから測定したい
パターン3の測定場所4までの距離が固定される。この
ようにすれば、異なる測定者が測定しても基準点6A,
6Bの位置を正確に設定することによって任意の測定し
たいパターン3の測定場所4が正確に固定される。これ
をレシピの中に位置情報として設定すれば個人差なく寸
法の測定を自動で行うことができる。
被測定パターンについて、第1の基準点における自動ア
ラインメント・自動基準点合わせをする。ステップ5
で、第2の基準点における自動アラインメント・自動基
準点合わせをする。ステップ6で、指定された測定場所
へ移動し、寸法の自動測定を行う。以上のステップ4〜
6は、基準パターンにおける基準点の設定と、指定され
た測定場所の決定および寸法測定と同様な方法により行
う。これにより、基準点6の位置を正確に設定し、異な
る測定者が測定しても被測定パターン3の測定場所4が
正確に固定され、その位置でのパターン寸法の自動測定
が可能になる。次に、ステップ7で、測定されたパター
ン寸法の自動集計・統計処理を行う。
定を実施する自動寸法測定装置の概略構成を示す図であ
る。図3において、8は実際に寸法を測定しようとする
ウエハ、9はロードロックチャンバ、10は真空チャン
バ、11はXYステージ、12は光学顕微鏡、13は電
子顕微鏡、14は画像処理をするCPUまたはコンピュ
ータを示す。図3を参照してパターン寸法測定について
説明する。最初にウエハ8を、ロードロックチャンバ9
を通して真空チャンバ10内のXYステージ11上に吸
着させて固定する。
パターンについて、第1の基準点における自動アライン
メント・自動基準点合わせを行う(ステップ4)。ま
た、第2の基準点における自動アラインメント・自動基
準点合わせを行う(ステップ5)。具体的には、ウエハ
8を光学顕微鏡12を用いて低倍率でのラフアライメン
ト・基準点合わせを行ってアライメントポイント、ある
いは基準点6を同定してラフな位置決定をする。次に電
子顕微鏡13を用いて高倍率でのファインアライメント
・基準点合わせを行ってアライメントポイント、あるい
は基準点6を再度同定し正確な位置決定をする。
ポイントあるいは基準点6と、測定したい任意の測定位
置4(指定位置)の位置情報を利用してパターンの自動
測定を行う(ステップ6)。この方法をウエハ内の異な
るLSIチップについて、繰り返し実施することによっ
て、複数のLSIチップの任意の数のパターンにおける
寸法の測定ができる。さらに得られたデータをCPU1
4により自動集計・統計処理することによって、測定し
たパターンのウエハ内の均一性、バラツキ(標準偏差
等)を自動的に求めることが可能となる(ステップ
7)。
LSI回路の中において存在する微細パターンの寸法を
測定する装置であって、図1に示すような自動アライメ
ント・自動基準点合わせ機能と、アライメントポイント
・基準点から測定しようとする任意の指定位置までの座
標・距離の測定を行う機能と、指定された任意パターン
の寸法の自動測長を行う機能と、測定されたパターンの
寸法の自動集計・統計処理を行う機能とを有するパター
ン自動測定装置が得られる。
方法では、半導体を製造する際に必要となるLSI回路
としてウエハ上に形成されたあるパターンの寸法を測定
する場合において、任意のパターンを任意の数だけ画像
登録し、登録されたパターンの画像を必要なだけ取り出
し、アラインメント時にそれらの画像を利用することに
よって、目的のパターンを見つけ出し、自動アライメン
トまたは自動基準点合わせを行うことが可能となるパタ
ーン認識機能をもつ。また、上記の方法によって得られ
たアライメント位置または基準点から任意の座標位置に
存在するパターンを自動測長することができる。さら
に、得られた測長結果を、自動で集計し測定位置毎のデ
ータなどを統計処理することができる。
る際、LSI回路などの微細パターンのうち、自動寸法
測定装置を用いて配線パターンに代表される広範囲にお
よぶ長く連続したパターンの寸法を測定する際、測定者
が指定する特定パターンの寸法について個人差なく位置
を決定し測定することが可能になる。これによりパター
ン加工装置あるいはプロセスの優位性を調査するととも
に、その安定性を確認することができる。
動測定装置および方法によれば、LSIチップに形成さ
れた任意のパターンについて任意の指定位置のパターン
寸法を精度よく測定することが可能となる。また、得ら
れたデータを自動的に集計・統計処理を行うことによっ
て、作業効率をあげることができ、パターン加工装置あ
るいはプロセスの安定性を維持するため有力なツールと
なる。
示す概略図。
図。
Claims (4)
- 【請求項1】 ウエハ上に形成される所定の基準パター
ンについて、2以上の基準点と任意のパターン側定位置
とを設定し座標位置を決定する手段と、ウエハ上に形成
された被測定パターンについて前記基準パターンに対応
する基準点を確定し、この基準点から被測定パターン上
のパターン測定位置を決定する手段と、前記パターン測
定位置においてパターン寸法を測定する手段とを含むこ
とを特徴とするパターン測定装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のウエハパターン測定装
置において、パターン寸法の測長結果を自動で集計し測
定位置毎のデータを統計処理する手段を含むことを特徴
とするパターン測定装置。 - 【請求項3】 ウエハ上に形成される所定の基準パター
ンについて、2以上の基準点と任意のパターン側定位置
とを設定し座標位置を決定するステップと、ウエハ上に
形成された被測定パターンについて前記基準パターンに
対応する基準点を確定し、この基準点から被測定パター
ン上のパターン測定位置を決定するステップと、前記パ
ターン測定位置においてパターン寸法を測定するステッ
プとを含むことを特徴とするパターン測定方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載のウエハパターン測定方
法において、パターン寸法の測長結果を自動で集計し測
定位置毎のデータを統計処理するステップを含むことを
特徴とするパターン測定方法。
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