JP2005181058A - Aperture pattern evaluating method and semiconductor inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子線を用いた半導体検査装置に係り、特に開口パターンの穴底部の開口良否評価に関する。 The present invention relates to a semiconductor inspection apparatus using a charged particle beam, and more particularly to evaluation of opening quality of a hole bottom portion of an opening pattern.
従来より、測長SEM(「CD−SEM」ともいう。)を用いて、基板上に形成された開口パターンの評価が行われている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、例えば、10以上の高アスペクト比を有する開口パターンでは、穴底部から発生する二次電子がホール側壁で吸収されたり、開口パターン上方に配置された検出部にまで達することができなかったりする。このため、穴底部からの二次電子受信レベルが低く、穴底部の開口良否評価を行うことが困難であるという問題があった。
従来は、高アスペクト比の開口パターンを評価する際、図8及び9に示すように、測長SEMの信号波形41,42の半値幅51,52を基準値と比較していた。すなわち、信号波形41,42の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合、信号強度50%における穴径51,52を測長値として用いていた。
Conventionally, an opening pattern formed on a substrate has been evaluated using a length measurement SEM (also referred to as “CD-SEM”) (see, for example, Patent Document 1). However, for example, in an opening pattern having a high aspect ratio of 10 or more, secondary electrons generated from the bottom of the hole may be absorbed by the side wall of the hole or may not reach the detection unit disposed above the opening pattern. . For this reason, the secondary electron reception level from the hole bottom is low, and there is a problem that it is difficult to evaluate the opening quality of the hole bottom.
Conventionally, when evaluating an opening pattern with a high aspect ratio, as shown in FIGS. 8 and 9, the half-
しかしながら、上記従来の方法では、測長値とされた穴径51,52は、実際の開口パターン底部の寸法(以下「穴底開口寸法」という。)よりも大きい値を示してしまうという問題があった。例えば、120nm径のホールパターンの場合、開口不良のパターンであっても測長値としての穴径52は110nm付近の値を示すため、開口良好のパターンの穴径51と同程度になってしまう。すなわち、信号強度50%における穴径を測長値とする従来の方法では、実際の開口パターン底部の形状に追従できないという問題があった。従って、従来の方法では、穴底開口良否の判定が困難であった。
However, in the above-described conventional method, there is a problem that the
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、開口パターンの穴底開口良否の判定を精度良く行うことを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and it is an object of the present invention to accurately determine the quality of a hole bottom opening of an opening pattern.
本発明に係る開口パターン評価方法は、測長走査型電子顕微鏡により得られた開口パターンの信号波形を基に該開口パターンを評価する方法であって、
前記信号波形の底辺と、該底辺の近傍における前記信号波形の接線とがなす角度を算出する工程と、
前記算出された角度に基づいて、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
The opening pattern evaluation method according to the present invention is a method for evaluating the opening pattern based on the signal waveform of the opening pattern obtained by a length-measuring scanning electron microscope,
Calculating an angle formed by a base of the signal waveform and a tangent of the signal waveform in the vicinity of the base;
Based on the calculated angle, the step of determining the opening quality of the hole bottom portion of the opening pattern;
It is characterized by including.
本発明に係る開口パターン評価方法において、前記角度を算出する工程は、前記信号波形の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5%〜20%の前記信号波形の接線を求め、該求めた接線と前記底辺とがなる角度を算出することが好適である。 In the opening pattern evaluation method according to the present invention, in the step of calculating the angle, the signal strength is 5% to 20% when the minimum signal strength of the signal waveform is 0% and the maximum signal strength is 100%. It is preferable to obtain a tangent of the signal waveform and calculate an angle between the obtained tangent and the base.
本発明に係る開口パターン評価方法において、前記算出された角度と、20°〜85°の間で設定された基準値とを比較して、前記判定を行うことが好適である。 In the opening pattern evaluation method according to the present invention, it is preferable that the determination is performed by comparing the calculated angle with a reference value set between 20 ° and 85 °.
本発明に係る開口パターン評価方法は、開口パターンを有する基板に一次荷電粒子線を照射する工程と、
前記基板から発生する二次荷電粒子線を検出する工程と、
前記検出された二次荷電粒子線を基に信号波形を生成する工程と、
前記生成された信号波形の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5%〜20%の前記信号波形の接線を求める工程と、
前記接線と、前記信号波形の底辺とがなす角度を算出する工程と、
前記算出された角度に基づいて、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
An opening pattern evaluation method according to the present invention includes a step of irradiating a substrate having an opening pattern with a primary charged particle beam,
Detecting a secondary charged particle beam generated from the substrate;
Generating a signal waveform based on the detected secondary charged particle beam;
Obtaining a tangent of the signal waveform having a signal strength of 5% to 20% when the minimum signal strength of the generated signal waveform is 0% and the maximum signal strength is 100%;
Calculating an angle formed by the tangent and the bottom of the signal waveform;
Based on the calculated angle, the step of determining the opening quality of the hole bottom portion of the opening pattern;
It is characterized by including.
本発明に係る開口パターン評価方法において、前記算出された角度と、20°〜85°の間で設定された基準値とを比較して、前記判定を行うことが好適である。 In the opening pattern evaluation method according to the present invention, it is preferable that the determination is performed by comparing the calculated angle with a reference value set between 20 ° and 85 °.
本発明に係る半導体検査装置は、基板上に形成された開口パターンを検査する半導体検査装置であって、
前記基板を保持するステージと、
前記ステージの上方に配置され、荷電粒子線を発する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から発せられた一次荷電粒子線を走査して前記開口パターン近傍に照射するための偏向器と、
前記基板から発生する二次荷電粒子線を検出する検出器と、
前記検出器により検出された二次荷電粒子線を基に信号波形を生成する信号波形生成部と、
前記信号波形生成部により生成された前記信号波形の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5〜20%の前記信号波形の接線を求め、該求めた接線と前記信号波形の底辺とがなす角度を算出する接線角度算出部と、
前記接線角度算出部により算出された前記角度と、基準値とを比較して、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する穴底開口判定部と、
を備えたことを特徴とするものである。
A semiconductor inspection apparatus according to the present invention is a semiconductor inspection apparatus that inspects an opening pattern formed on a substrate,
A stage for holding the substrate;
A charged particle source disposed above the stage and emitting a charged particle beam;
A deflector for scanning a primary charged particle beam emitted from the charged particle source to irradiate the vicinity of the opening pattern;
A detector for detecting a secondary charged particle beam generated from the substrate;
A signal waveform generator for generating a signal waveform based on the secondary charged particle beam detected by the detector;
When the minimum signal intensity of the signal waveform generated by the signal waveform generation unit is 0% and the maximum signal intensity is 100%, a tangent line of the signal waveform having a signal intensity of 5 to 20% is obtained. A tangent angle calculation unit for calculating an angle formed by the tangent and the bottom of the signal waveform;
A hole bottom opening determination unit that compares the angle calculated by the tangent angle calculation unit with a reference value to determine whether the hole bottom of the opening pattern is open or not;
It is characterized by comprising.
本発明は以上説明したように、二次荷電粒子線の信号波形に基づいて算出した接線角度と基準値とを比較することにより、開口パターンの穴底開口良否の判定を精度良く行うことができる。 As described above, the present invention compares the tangent angle calculated based on the signal waveform of the secondary charged particle beam with the reference value, and can accurately determine the quality of the hole bottom opening of the opening pattern. .
先ず、本発明の実施の形態による開口パターンの評価方法について説明する。開口パターンは、高アスペクト比(例えば、10以上)のホールパターンや孤立スペースパターン等である。
図1は、本発明の実施の形態による開口パターン評価方法を説明するためのフローチャートである。図2は、開口良好な開口パターンと、該開口パターンを測長SEM観察して得られる二次荷電粒子線の信号波形とを示す図である。図3は、開口不十分な開口パターンと、該開口パターンを測長SEM観察して得られる二次荷電粒子線の信号波形とを示す図である。図4は、図2に示した信号波形に基づく開口良否判定を説明するための図である。図5は、図3に示した信号波形に基づく開口良否判定を説明するための図である。
First, a method for evaluating an opening pattern according to an embodiment of the present invention will be described. The opening pattern is a hole pattern having a high aspect ratio (for example, 10 or more), an isolated space pattern, or the like.
FIG. 1 is a flowchart for explaining an opening pattern evaluation method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an opening pattern with a good opening and a signal waveform of a secondary charged particle beam obtained by observing the opening pattern with a length measurement SEM. FIG. 3 is a diagram showing an opening pattern with insufficient opening and a signal waveform of a secondary charged particle beam obtained by observing the opening pattern with a length measurement SEM. FIG. 4 is a diagram for explaining opening quality determination based on the signal waveform shown in FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining opening quality determination based on the signal waveform shown in FIG. 3.
先ず、開口パターンを有する基板に一次荷電粒子線を照射する(ステップS1)。
次に、基板から発生する二次荷電粒子線を検出する(ステップS2)。
First, a substrate having an opening pattern is irradiated with a primary charged particle beam (step S1).
Next, a secondary charged particle beam generated from the substrate is detected (step S2).
そして、検出された二次荷電粒子線を基に信号波形(すなわち、測長SEM像の信号波形)を生成する(ステップS3)。
図2に示すように、基板31上の開口良好な開口パターン32を測長SEM観察することにより信号波形41が生成される。かかる開口良好である場合には、波形底辺のエッジ部における信号波形41の傾きが大きく、該エッジ部の角の曲率は小さくなる。
一方、図3に示すように、基板31上の開口不十分な開口パターン33を測長SEM観察することにより信号波形42が生成される。かかる開口不十分である場合には、波形底辺のエッジ部における信号波形42の傾きが小さく、該エッジ部の角の曲率は大きくなる。
Then, a signal waveform (that is, a signal waveform of the length measurement SEM image) is generated based on the detected secondary charged particle beam (step S3).
As shown in FIG. 2, a
On the other hand, as shown in FIG. 3, a
次に、ステップS3で生成された信号波形の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5%〜20%の信号波形の接線を求め、求めた接線と信号波形底辺とがなす角度(以下「接線角度」という。)を算出する(ステップS4)。ここで、信号強度の下限を5%以上としたのは、それよりも信号強度が小さい5%未満の領域(すなわち波形底辺に極端に近い領域)での接線角度を求めると、二次荷電粒子線の量が低下してしまい、不明瞭なSEM像となり、信号波形のコントラストが悪くなるためである。また、穴底開口の良否を判断するため、より穴底部に近い20%を信号強度の上限とした。よって、30%を信号強度の上限とすることもできるが、20%を上限とする方が好ましい。また、信号波形縦軸の0〜100%のレンジ幅は、良好な開口パターンをリファレンスパターンとして二次荷電粒子数及び反射荷電粒子数のカウントで規格化すればよい。なお、接線角度算出時の表示画面における縦横比は、0〜100%のレンジ幅と、狙い目寸法(例えば、120nm)の表示長さとが同寸法になるようにすればよい。 Next, when the minimum signal strength of the signal waveform generated in step S3 is 0% and the maximum signal strength is 100%, a tangent of the signal waveform having a signal strength of 5% to 20% is obtained, and the obtained tangent An angle formed by the bottom of the signal waveform (hereinafter referred to as “tangent angle”) is calculated (step S4). Here, the lower limit of the signal intensity is set to 5% or more. When the tangential angle in the area of less than 5% where the signal intensity is smaller (that is, the area extremely close to the waveform bottom) is obtained, the secondary charged particles This is because the amount of lines decreases, resulting in an unclear SEM image, and the signal waveform contrast deteriorates. Further, in order to judge whether the hole bottom opening is good or not, 20% closer to the hole bottom is set as the upper limit of the signal intensity. Therefore, 30% can be set as the upper limit of the signal intensity, but it is preferable to set 20% as the upper limit. The range width of 0 to 100% on the vertical axis of the signal waveform may be normalized by counting the number of secondary charged particles and the number of reflected charged particles using a good opening pattern as a reference pattern. The aspect ratio on the display screen when calculating the tangent angle may be such that the range width of 0 to 100% and the display length of the target eye dimension (for example, 120 nm) are the same.
図4に示すように、良好な開口パターン32に関しては、図2に示した信号波形41の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5%〜20%の信号波形の接線43が求められる。そして、該接線43と信号波形41の底辺47とがなす接線角度44が算出される。底辺47とは、最小信号強度の場合、すなわち、信号強度が0%の場合を示す基準線である。
一方、図5に示すように、開口不十分な開口パターン33に関しても同様に、図3に示した信号波形42の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5%〜20%の信号波形の接線45が求められる。そして、該接線45と信号波形42の底辺48とがなす接線角度46が算出される。
As shown in FIG. 4, with respect to the
On the other hand, as shown in FIG. 5, similarly for the
そして、ステップS4で算出された接線角度44,46が、基準値以上であるか否かを判別する(ステップS5)。ここで、基準値は、デバイスの出来栄えの要求に応じて、20°〜85°の間で設定される値である。
ステップS5において、接線角度が基準値以上であると判別された場合には、開口パターンの穴底部の開口に関して良判定がなされる(ステップS6)。一方、接線角度が基準値よりも小さいと判別された場合には、開口パターンの穴底部の開口に関して不良判定がなされる(ステップS7)。
And it is discriminate | determined whether the tangent angles 44 and 46 calculated by step S4 are more than a reference value (step S5). Here, the reference value is a value set between 20 ° and 85 ° according to the request for the performance of the device.
If it is determined in step S5 that the tangent angle is greater than or equal to the reference value, a good determination is made regarding the opening at the bottom of the opening pattern (step S6). On the other hand, when it is determined that the tangent angle is smaller than the reference value, a defect determination is made regarding the opening at the bottom of the opening pattern (step S7).
次に、上述した開口パターンの評価を実行するための半導体検査装置について説明する。
図6は、本実施の形態による半導体検査装置を説明するための概念図である。
図6に示すように、XY方向に移動可能なステージ4上に、基板3が保持されている。該基板3上には、開口パターンが形成されている。すなわち、開口パターンを有するレジスト膜又は絶縁膜が形成されている。
Next, a semiconductor inspection apparatus for executing the above-described evaluation of the opening pattern will be described.
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the semiconductor inspection apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 6, the
ステージ4の上方には、基板3に対して(一次)荷電粒子線10を発する荷電粒子源1が配置されている。荷電粒子源1としては、例えば、電子線10を発する電子銃を用いることができる。
荷電粒子源1とステージ4との間には、荷電粒子源1から発せられた一次荷電粒子線10を走査して基板3に照射する走査機構としての偏向器2が配置されている。この偏向器2により、一次荷電粒子線10が基板3上の開口パターン近傍に照射される。基板3から発生する二次電子等の二次荷電粒子線11は、ステージ4上方に配置された検出器5により検出される。
Above the
Between the charged
演算処理部20は、検出器5により検出された二次荷電粒子線11に基づいて開口パターンの加工評価を行うためのものである。
演算処理部20の信号波形生成部21は、検出器5により検出された二次荷電粒子線11に基づいて、図2,3に示すような信号波形を生成する。接線角度算出部22は、信号波形生成部21により生成された信号波形の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5〜20%における信号波形の接線を求め、この求めた接線と信号波形の底辺とがなす接線角度を算出する。
穴底開口良否判定部23は、接線角度算出部22により算出された角度と、予め設定された基準値とを比較することにより、開口パターンの穴底部の開口良否を判定し、出力する。該基準値は、デバイスの出来栄えの要求に応じて予め設定される値であり、20°〜85°の範囲であることが好適である。
The
The signal
The hole bottom opening quality determination unit 23 determines the quality of the opening at the hole bottom of the opening pattern by comparing the angle calculated by the tangent
以上説明したように、本実施の形態では、測長SEM観察で得られた信号波形の底辺エッジ部における接線を求め、該接線と信号波形底辺とがなす接線角度を算出した。そして、この算出した接線角度と基準値とを比較することにより、穴底開口の良否を判断することとした。本実施の形態による方法は、開口パターンの穴底近傍における接線角度を基準としているため、開口パターンの穴底形状に追従することができる。図7に示すように、例えば、ホール径120nmの開口パターンの評価について、従来の方法では開口良好と判定されていた接線角度80°未満の領域について、本発明の方法を適用すれば開口不良と判定することができる。従って、開口パターンの開口良否判定を精度良く行うことができる。
また、上述したように開口パターンの開口良否判定を精度良く行うことができるため、露光エネルギー等の露光条件やフォーカスマージンの評価を精度良く行うことができる。
As described above, in this embodiment, a tangent at the bottom edge portion of the signal waveform obtained by the length measurement SEM observation is obtained, and a tangent angle formed by the tangent and the signal waveform bottom is calculated. Then, the quality of the hole bottom opening is judged by comparing the calculated tangential angle with a reference value. Since the method according to the present embodiment is based on the tangential angle in the vicinity of the hole bottom of the opening pattern, it can follow the hole bottom shape of the opening pattern. As shown in FIG. 7, for example, in the evaluation of an opening pattern with a hole diameter of 120 nm, if the method of the present invention is applied to a region with a tangent angle of less than 80 °, which was determined to be good in the conventional method, it is considered that the opening is defective. Can be determined. Therefore, it is possible to accurately determine whether the opening pattern is open or not.
In addition, as described above, the quality of the opening pattern can be determined with high accuracy, so that the exposure conditions such as exposure energy and the focus margin can be evaluated with high accuracy.
1 荷電粒子源(電子銃)
2 偏向器
3 基板
4 ステージ
5 検出器
10 一次荷電粒子線
11 二次荷電粒子線(二次電子)
20 演算処理部
21 信号波形生成部
22 接線角度算出部
23 穴底開口良否判定部
31 基板
32 開口パターン
33 開口パターン
41 信号波形
42 信号波形
43 接線
44 接線角度
45 接線
46 接線角度
47 底辺
48 底辺
1 Charged particle source (electron gun)
2
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記信号波形の底辺と、該底辺の近傍における前記信号波形の接線とがなす角度を算出する工程と、
前記算出された角度に基づいて、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する工程と、
を含むことを特徴とする開口パターン評価方法。 A method of evaluating the opening pattern based on the signal waveform of the opening pattern obtained by a length-measuring scanning electron microscope,
Calculating an angle formed by a base of the signal waveform and a tangent of the signal waveform in the vicinity of the base;
Based on the calculated angle, the step of determining the opening quality of the hole bottom portion of the opening pattern;
The opening pattern evaluation method characterized by including.
前記角度を算出する工程は、前記信号波形の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5%〜20%の前記信号波形の接線を求め、該求めた接線と前記底辺とがなる角度を算出することを特徴とする開口パターン評価方法。 In the opening pattern evaluation method according to claim 1,
In the step of calculating the angle, when the minimum signal strength of the signal waveform is 0% and the maximum signal strength is 100%, a tangent line of the signal waveform having a signal strength of 5% to 20% is obtained and obtained. An opening pattern evaluation method, wherein an angle between a tangent and the base is calculated.
前記算出された角度と、20°〜85°の間で設定された基準値とを比較して、前記判定を行うことを特徴とする開口パターン評価方法。 In the opening pattern evaluation method according to claim 1 or 2,
The opening pattern evaluation method, wherein the determination is performed by comparing the calculated angle with a reference value set between 20 ° and 85 °.
前記基板から発生する二次荷電粒子線を検出する工程と、
前記検出された二次荷電粒子線を基に信号波形を生成する工程と、
前記生成された信号波形の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5%〜20%の前記信号波形の接線を求める工程と、
前記接線と、前記信号波形の底辺とがなす角度を算出する工程と、
前記算出された角度に基づいて、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する工程と、
を含むことを特徴とする開口パターン評価方法。 Irradiating a substrate having an opening pattern with a primary charged particle beam;
Detecting a secondary charged particle beam generated from the substrate;
Generating a signal waveform based on the detected secondary charged particle beam;
Obtaining a tangent of the signal waveform having a signal strength of 5% to 20% when the minimum signal strength of the generated signal waveform is 0% and the maximum signal strength is 100%;
Calculating an angle formed by the tangent and the bottom of the signal waveform;
Based on the calculated angle, the step of determining the opening quality of the hole bottom portion of the opening pattern;
The opening pattern evaluation method characterized by including.
前記算出された角度と、20°〜85°の間で設定された基準値とを比較して、前記判定を行うことを特徴とする開口パターン評価方法。 In the opening pattern evaluation method according to claim 4,
The opening pattern evaluation method, wherein the determination is performed by comparing the calculated angle with a reference value set between 20 ° and 85 °.
前記基板を保持するステージと、
前記ステージの上方に配置され、荷電粒子線を発する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から発せられた一次荷電粒子線を走査して前記開口パターン近傍に照射するための偏向器と、
前記基板から発生する二次荷電粒子線を検出する検出器と、
前記検出器により検出された二次荷電粒子線を基に信号波形を生成する信号波形生成部と、
前記信号波形生成部により生成された前記信号波形の最小信号強度を0%とし最大信号強度を100%とした場合に、信号強度が5〜20%の前記信号波形の接線を求め、該求めた接線と前記信号波形の底辺とがなす角度を算出する接線角度算出部と、
前記接線角度算出部により算出された前記角度と、基準値とを比較して、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する穴底開口判定部と、
を備えたことを特徴とする半導体検査装置。 A semiconductor inspection apparatus for inspecting an opening pattern formed on a substrate,
A stage for holding the substrate;
A charged particle source disposed above the stage and emitting a charged particle beam;
A deflector for scanning a primary charged particle beam emitted from the charged particle source to irradiate the vicinity of the opening pattern;
A detector for detecting a secondary charged particle beam generated from the substrate;
A signal waveform generator for generating a signal waveform based on the secondary charged particle beam detected by the detector;
When the minimum signal intensity of the signal waveform generated by the signal waveform generation unit is 0% and the maximum signal intensity is 100%, a tangent line of the signal waveform having a signal intensity of 5 to 20% is obtained. A tangent angle calculation unit for calculating an angle formed by the tangent and the bottom of the signal waveform;
A hole bottom opening determination unit that compares the angle calculated by the tangent angle calculation unit with a reference value to determine whether the hole bottom of the opening pattern is open or not;
A semiconductor inspection apparatus comprising:
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JP2003421127A JP2005181058A (en) | 2003-12-18 | 2003-12-18 | Aperture pattern evaluating method and semiconductor inspection device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017179138A1 (en) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | Pattern measurement device and pattern measurement method |
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2003
- 2003-12-18 JP JP2003421127A patent/JP2005181058A/en active Pending
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