JP2005207802A - Resist pattern inspection method, and inspection device therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a resist hole pattern inspection method and device capable of determining an opening condition of a complicated shape of contact hole by a simple method. <P>SOLUTION: When a resist of an inspected object is irradiated with an electron beam and when a shape of a resist hole pattern is inspected using a secondary electron generated from a resist surface, using a scanning electron microscope or the like, a signal of the output secondary electron is divided into a plurality of two-dimensional network picture elements, an intensity distribution of the each picture element is classified by an optional threshold value, and the quality of the resist pattern is determined based on a shape or an area of a class of the picture elements in the same classification. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、2次電子を用いた半導体のパターンの検査方法及びそのための装置に関し、特に、微細なホールパターン等の開孔状態を判別することを可能にした検査方法、及びそのための検査装置に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor pattern inspection method using secondary electrons and an apparatus therefor, and more particularly, to an inspection method capable of discriminating an opening state of a fine hole pattern or the like, and an inspection apparatus therefor. Is.

半導体素子の製造工程においては、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、半導体素子製造工程中の半導体素子を観察評価し、特にレジストパターンの場合には、寸法、形状が所定の規格を満たさない場合には、レジストパターンを剥離し再露光を行い、製造歩留まりの向上を図っている。   In a semiconductor element manufacturing process, a semiconductor element in the semiconductor element manufacturing process is observed and evaluated using a scanning electron microscope (SEM). In particular, in the case of a resist pattern, dimensions and shapes do not satisfy predetermined standards. In some cases, the resist pattern is removed and re-exposure is performed to improve the manufacturing yield.

近年の半導体素子の製造においては、微細化が進み、製造工程も複雑になっているところから、欠陥品が製造工程の最終段階まで確認されずに製造工程を通過することによって生ずる損失は大である。そのために、半導体素子製造過程における欠陥品検査がますます重要になってきている。   In recent semiconductor device manufacturing, miniaturization has progressed and the manufacturing process has become complicated, so the loss caused by passing defective products through the manufacturing process without being confirmed until the final stage of the manufacturing process is large. is there. Therefore, inspection of defects in the semiconductor element manufacturing process has become increasingly important.

従来、2次電子を用いた前記走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた寸法測定装置において、観察パターンの寸法の算出は、2次電子のコントラスト情報を用いることによって行われている。その様子を、図5を用いて説明する。図5(a)は、基板51上に形成されたレジスト52に形成されるホールパターン53の断面形状を示しており、図5(b)は、このホールパターン53から得られる2次電子のコントラスト波形Hを示している。一般には2次電子のコントラストの最大値(Max)と最小値(Min)の50%程度の値を閾値(点線I)として用い、この閾値における線分Jの長さを、ホール寸法としてモニターしている。閾値は一般に可変であるため、閾値を小さく設定すればするほどコンタクトホール底部に近い部分がモニターできるが、閾値を小さく設定すると、わずかなコントラストの変動によってモニターされるホール寸法は大きく変動することになり、ホール寸法の測定が不安定になるという問題点を抱えることになる。そこで、安定した測定を行うために、従来はホールパターンの測長には閾値として50%程度の値が多用されている。   Conventionally, in the dimension measuring apparatus using the scanning electron microscope (SEM) using secondary electrons, the dimension of the observation pattern is calculated by using the contrast information of the secondary electrons. This will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows the cross-sectional shape of the hole pattern 53 formed in the resist 52 formed on the substrate 51, and FIG. 5B shows the contrast of secondary electrons obtained from the hole pattern 53. Waveform H is shown. Generally, a value about 50% of the maximum value (Max) and the minimum value (Min) of the contrast of secondary electrons is used as a threshold value (dotted line I), and the length of the line segment J at this threshold value is monitored as a hole size. ing. Since the threshold value is generally variable, the smaller the threshold value, the closer to the bottom of the contact hole can be monitored. However, when the threshold value is set small, the hole size to be monitored varies greatly due to slight contrast fluctuations. Therefore, the measurement of the hole size becomes unstable. Therefore, in order to perform stable measurement, conventionally, a value of about 50% is often used as a threshold value for measuring a hole pattern.

また、コンタクトホール53は、正方形(設計値)とは限らず、長方形(設計値)になることも少なくない。このような場合には、コンタクトホールの形状を楕円近似し長径と短径をモニターするが、こういった場合においても50%程度の閾値が用いられている。   Further, the contact hole 53 is not limited to a square (design value), but is often a rectangle (design value). In such a case, the shape of the contact hole is approximated to an ellipse and the major axis and minor axis are monitored. In this case, a threshold value of about 50% is used.

しかしながら、上記したように、閾値を50%とした場合には、測定の安定性は得られるものの、コンタクトホール53の底部が狭くなっているフッティング現象が発生している場合には、必ずしも、コンタクトホールの開口径を正確に把握することにはならない。   However, as described above, when the threshold is set to 50%, measurement stability can be obtained, but when the footing phenomenon in which the bottom of the contact hole 53 is narrow is generated, It does not accurately grasp the opening diameter of the contact hole.

このような、コンタクトホールの開口異常を検出する手段として、閾値を50%以外の値に設定することが知られている(特許文献1参照)。この特許文献1の技術においては、断面形状の異常を検出するために複数個の閾値を用い、各閾値で求められたエッジ情報に基づき各閾値での寸法を算出し、その値があらかじめ定められている基準に当てはまるか否かを判断して形状異常検出を行っている。しかしながらこの方法によれば、複雑な処理が必要になるという欠点を有している。

特開平8−14836号公報
As a means for detecting such contact hole opening abnormality, it is known to set the threshold value to a value other than 50% (see Patent Document 1). In the technique of this Patent Document 1, a plurality of threshold values are used to detect cross-sectional shape anomalies, the dimensions at each threshold value are calculated based on the edge information obtained at each threshold value, and the values are determined in advance. The shape abnormality detection is performed by determining whether or not the standard is satisfied. However, this method has a drawback that complicated processing is required.

JP-A-8-14836

前述のように、特に微細なホールパターンの測定においては、ホールパターンの底部をモニターする必要がる。例えばレジストパターンにおいては、底部で未開孔あるいはすそ引き形状になっていれば、その後のエッチング処理に及ぼす影響は大きく、最終的には導通不良を引き起こすことになる。特に微細なコンタクトホールでレジストパターンの底部がすそ引き形状になっている場合には、2次電子を用いた寸法測定装置でコンタクトホールを観察すると、図2に示すような画像が得られる。図2において、コンタクトホールの中心部分にある黒色の領域Aが、レジストの開口部であり、図2のグレーの領域Bが、底部裾引き領域もしくは側壁領域である。閾値50%の測定では、黒色領域である開口部Aの径を測定することにはならず、従来の方法によれば、真にモニターする必要のあるコンタクトホールの底部である開口部Aをモニターすることが困難である。   As described above, in the measurement of a particularly fine hole pattern, it is necessary to monitor the bottom of the hole pattern. For example, in the resist pattern, if it is an unopened hole or a skirted shape at the bottom, the influence on the subsequent etching process is great, and eventually a conduction failure is caused. In particular, in the case where the bottom portion of the resist pattern is a so-called traced shape with a fine contact hole, an image as shown in FIG. 2 is obtained when the contact hole is observed with a dimension measuring apparatus using secondary electrons. In FIG. 2, a black region A in the center portion of the contact hole is an opening of the resist, and a gray region B in FIG. 2 is a bottom skirting region or a side wall region. In the measurement with the threshold value of 50%, the diameter of the opening A that is a black region is not measured, but according to the conventional method, the opening A that is the bottom of the contact hole that needs to be truly monitored is monitored. Difficult to do.

この問題を解決するために、前記閾値を下げると、コンタクトホール底部に近い部分の寸法を測ることができるが、露光装置の解像限界付近で微細コンタクトホールを形成した場合には、安定した形状が得られず、コンタクトホールの開口部もゆがんだ形状になりがちであることから、測定が困難になる。   In order to solve this problem, if the threshold value is lowered, the size of the portion near the bottom of the contact hole can be measured. However, when the fine contact hole is formed near the resolution limit of the exposure apparatus, a stable shape is obtained. And the opening of the contact hole tends to be distorted, making measurement difficult.

本発明は、コンタクトホールの形状判定に際しての上記問題点を解決するためになされたもので、簡単な方法により複雑形状のコンタクトホールの開口状況を判断することができる方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-described problems in determining the shape of a contact hole, and an object thereof is to provide a method capable of determining the opening state of a contact hole having a complicated shape by a simple method. Yes.

第1の本発明は、ホールを形成したレジストに電子線を照射し、前記レジスト表面から出力される2次電子の信号強度分布を解析してレジストホールパターンの検査を行う検査方法において、
前記レジストホールパターンの出力信号を二次元の複数網目状画素に分割し、各画素の信号強度を、任意の数の閾値で区分し、区分を同一にする画素の集合体である領域の形状もしくは面積から、前記形成されたレジストホールパターンの良否を判別することを特徴とするレジストホールパターンの検査方法である。
The first aspect of the present invention is an inspection method for inspecting a resist hole pattern by irradiating an electron beam to a resist in which holes are formed and analyzing a signal intensity distribution of secondary electrons output from the resist surface.
The output signal of the resist hole pattern is divided into a plurality of two-dimensional mesh pixels, the signal intensity of each pixel is divided by an arbitrary number of thresholds, and the shape of a region that is an aggregate of pixels that have the same division or A resist hole pattern inspection method, wherein the quality of the formed resist hole pattern is determined from an area.

前記第1の本発明において、前記閾値の数が2であり、前記レジストホールパターンの画像を3領域に区分することが好ましい。   In the first aspect of the present invention, it is preferable that the number of thresholds is 2, and the image of the resist hole pattern is divided into three regions.

前記第1の本発明において、前記区分された領域の内の最も信号強度の低い領域の面積が、所定の範囲以上であるものを良品として判別することができる。   In the first aspect of the present invention, it is possible to determine that the area of the region having the lowest signal intensity among the divided regions is not less than a predetermined range as a non-defective product.

前記第1の本発明において、前記区分された領域の内の中間的な信号強度を有する領域の面積が所定の範囲以下であるものを良品として判別することができる。   In the first aspect of the present invention, it is possible to determine that the area of an area having an intermediate signal intensity in the divided areas is not more than a predetermined range as a non-defective product.

第2の本発明は、ホールを形成したレジストの表面に電子線ビームを走査しながら照射する手段と、
前記レジスト表面から出力される2次電子線を検出する検出手段と、
前記検出された2次電子線の強度分布を二次元配列の網目状画素に分割し、前記各画素の強度信号出力を、所定の閾値で区分する手段と、
前記区分された画素について、区分を同一にする画素領域の集合体の形状もしくは面積から前記レジストに形成されたレジストホールの良否を判定することを特徴とするレジストホールパターンの検査装置である。
The second aspect of the present invention comprises means for irradiating the surface of the resist in which holes are formed while scanning with an electron beam,
Detection means for detecting a secondary electron beam output from the resist surface;
Means for dividing the detected intensity distribution of the secondary electron beam into a two-dimensional array of mesh pixels, and classifying the intensity signal output of each pixel by a predetermined threshold;
An inspection apparatus for a resist hole pattern, wherein the quality of a resist hole formed in the resist is determined from the shape or area of a collection of pixel regions having the same classification for the divided pixels.

第3の本発明は、レジストパターンを形成した半導体表面に電子線を照射し、前記レジスト表面から出力される2次電子の信号強度分布を解析してレジストパターンの検査を行う検査方法において、
半導体の設計パターンと、走査型電子顕微鏡装置の観察パターンの画像とを重ね合わせることにより、観察パターンの形成状態を設計からのずれ量でモニターすることを特徴とするレジストパターン検査方法である。
A third aspect of the present invention is an inspection method for inspecting a resist pattern by irradiating a semiconductor surface on which a resist pattern is formed with an electron beam and analyzing a signal intensity distribution of secondary electrons output from the resist surface.
The resist pattern inspection method is characterized in that the formation state of the observation pattern is monitored by the amount of deviation from the design by superimposing the design pattern of the semiconductor and the image of the observation pattern of the scanning electron microscope apparatus.

前記第3の本発明において、前記走査型電子顕微鏡装置の観察パターンとしては、ホール系パターンの場合、パターン内で、2次電子線強度の最も低い領域を対象とすることが好ましい。   In the third aspect of the present invention, as the observation pattern of the scanning electron microscope apparatus, in the case of a hole pattern, it is preferable to target a region having the lowest secondary electron beam intensity in the pattern.

第4の本発明は、レジストパターンを形成した半導体表面に電子線ビームを走査しながら照射する手段と前記レジスト表面から出力される2次電子線を検出する検出手段と、観察パターンがホール系パターンである場合にはパターン内で2次電子線強度の最も低い領域の観察パターンと、設計パターンとを比較する手段を有することを特徴とするレジストパターンの検査装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided: means for irradiating a semiconductor surface on which a resist pattern is formed while scanning an electron beam; detection means for detecting a secondary electron beam output from the resist surface; In this case, the resist pattern inspection apparatus includes means for comparing the observation pattern of the region having the lowest secondary electron beam intensity in the pattern with the design pattern.

前述の本発明によれば、簡単な方法により複雑形状のコンタクトホールの開口状況を自動的に判断することができる。
According to the above-described present invention, it is possible to automatically determine the opening state of a contact hole having a complicated shape by a simple method.

[第1の実施例]
以下本実施の形態の原理について説明する。
電子線ビームを照射した検査対象物の表面から発生する2次電子を用いた寸法測定装置において、例えばレジストで形成されたコンタクトホールから得られる画像の例を、図2に示す。図2において、1つのコンタクトホールに注目すると、コンタクトホールの上部(領域C)は白く、コンタクトホールの底部に残っているレジスト(領域B)はグレーに、コンタクトホールが開口している部分(領域A)は黒く識別されることがわかる。この画像を図4に示すようにメッシュに切って、出力信号の強度で解析する。図4に、コンタクトホール近辺の領域の2次電子線強度のレベルを3段階に分類した様子を示す。その後、黒く分類された部分(領域A)の形状から判断し、もしくは領域Aの面積を算出することにより、コンタクトホールの底部(開口の様子)をモニターする。グレーに分類された部分(領域B)を解析することによって、すそ引き、あるいはコンタクトホールの側壁のラフネスをモニターすることができる。これを自動的化することによって、自動的にコンタクトホールのようなレジストのホールの良否を判別することができる。
[First embodiment]
The principle of this embodiment will be described below.
FIG. 2 shows an example of an image obtained from a contact hole formed of, for example, a resist in a dimension measuring apparatus using secondary electrons generated from the surface of an inspection object irradiated with an electron beam. In FIG. 2, when attention is paid to one contact hole, the upper portion (region C) of the contact hole is white, the resist (region B) remaining at the bottom of the contact hole is gray, and the portion (region) where the contact hole is opened It can be seen that A) is identified as black. This image is cut into a mesh as shown in FIG. 4 and analyzed by the intensity of the output signal. FIG. 4 shows a state in which the level of the secondary electron beam intensity in the region near the contact hole is classified into three levels. Thereafter, the bottom of the contact hole (the state of the opening) is monitored by judging from the shape of the portion classified into black (region A) or by calculating the area of the region A. By analyzing the portion classified as gray (region B), it is possible to monitor skirting or roughness of the side wall of the contact hole. By automating this, it is possible to automatically determine the quality of a resist hole such as a contact hole.

(検査装置)
以下、本発明において用いることのできる検査装置について、その概略図である図1を用いて説明する。
図1の検査装置は、主として、電子ビーム照射によって被検査物の表面から発生する2次電子を検知し、その画像を形成する走査型電子顕微鏡装置と、この走査型電子顕微鏡装置を操作し或いはその情報を処理する制御装置と、これらの間の信号の交換を行うインターフェース装置からなっている。前記走査型電子顕微鏡装置は、走査型電子顕微鏡装置10の筐体内に電子ビームを出力する電子銃11と、電子ビームを走査するための偏向コイル12を備え、筐体の底部に配置されている載置したステージ13上の被検査基板14に電子ビームを照射するようになっている。照射された電子ビームによって被検査基板14から出力される2次電子を検知器15で検知し、この検知器15から出力される2次電子の強度に応じた出力信号が信号処理装置17に入力され、処理される。前記偏向コイル12は、偏向コイル制御装置16によって制御され、電子ビームを被処理基板14の所望の領域を照射できるようになっている。また、ステージ13はステージ制御装置18によって制御され、被処理基板14の位置決めを行うことができるようになっている。これらの偏向コイル制御装置16、及びステージ制御装置18は、パーソナルコンピュータ、ワークステーションや、ミニコンピュータのような情報処理装置19によって制御される。また、信号処理装置17からの出力信号も、情報処理装置19に入力され、以下に詳述するような検査方法に従って検査を行うことができるようになっている。走査型電子顕微鏡装置10で撮影された画像、情報処理装置19によって処理された画像、及び情報処理装置19によって処理された各種情報を表示させるための表示装置20が、情報処理装置19に接続されている。
(Inspection equipment)
Hereinafter, an inspection apparatus that can be used in the present invention will be described with reference to FIG.
The inspection apparatus of FIG. 1 mainly detects a secondary electron generated from the surface of an object to be inspected by electron beam irradiation and forms an image thereof, and operates the scanning electron microscope apparatus or It comprises a control device that processes the information and an interface device that exchanges signals between them. The scanning electron microscope apparatus includes an electron gun 11 for outputting an electron beam and a deflection coil 12 for scanning the electron beam in a casing of the scanning electron microscope apparatus 10 and is disposed at the bottom of the casing. The inspection substrate 14 on the stage 13 placed is irradiated with an electron beam. Secondary electrons output from the substrate 14 to be inspected by the irradiated electron beam are detected by the detector 15, and an output signal corresponding to the intensity of the secondary electrons output from the detector 15 is input to the signal processing device 17. And processed. The deflection coil 12 is controlled by a deflection coil controller 16 so that a desired region of the substrate 14 can be irradiated with an electron beam. Further, the stage 13 is controlled by a stage controller 18 so that the substrate 14 to be processed can be positioned. The deflection coil control device 16 and the stage control device 18 are controlled by an information processing device 19 such as a personal computer, a workstation, or a mini computer. An output signal from the signal processing device 17 is also input to the information processing device 19 so that it can be inspected according to an inspection method described in detail below. A display device 20 for displaying an image photographed by the scanning electron microscope device 10, an image processed by the information processing device 19, and various types of information processed by the information processing device 19 is connected to the information processing device 19. ing.

この装置において、走査型電子顕微鏡装置10の駆動、信号処理装置17からの出力信号の処理、及び検査結果の評価は、情報処理装置19に内蔵もしくは接続された図示しない記憶装置に格納されているプログラムによって実行することができる。   In this apparatus, driving of the scanning electron microscope apparatus 10, processing of output signals from the signal processing apparatus 17, and evaluation of inspection results are stored in a storage device (not shown) that is built in or connected to the information processing apparatus 19. Can be executed by a program.

(検査方法)
以下、上記検査装置を用いて、レジストに形成されたホールパターンであるコンタクトホールの形状をモニターし、その良否判断を行う検査方法について説明する。
(Inspection method)
Hereinafter, an inspection method for monitoring the shape of a contact hole, which is a hole pattern formed in a resist, using the above-described inspection apparatus, and determining whether the contact hole is good or bad will be described.

(2次電子線画像の取得)
表面のレジストにコンタクトホールを形成した基板14を、図1に示す走査型電子顕微鏡装置10内に配置し、電子銃11から電子ビームをこの基板14上に照射する。この電子ビームは、偏向コイル12、及び基板14を載置しているステージ13によって位置決め・走査され、基板14上を照射する。
(Acquisition of secondary electron beam image)
A substrate 14 in which contact holes are formed in a resist on the surface is placed in the scanning electron microscope apparatus 10 shown in FIG. 1, and an electron beam is irradiated onto the substrate 14 from an electron gun 11. This electron beam is positioned and scanned by the deflection coil 12 and the stage 13 on which the substrate 14 is placed, and irradiates the substrate 14.

電子ビームが照射された前記基板14の表面からは、2次電子が放射され、この2次電子を検知器15が検知し、基板14の電子ビーム照射位置と、検知器15が検知した2次電子の出力強度から、信号処理装置17によって、二次元平面にマッピングされ再構成されて、基板14の表面状態を表す画像(図2)が得られる。このような画像構成手段としては、すでに公知の技術を採用することができる。   Secondary electrons are emitted from the surface of the substrate 14 irradiated with the electron beam, the secondary electrons are detected by the detector 15, and the electron beam irradiation position of the substrate 14 and the secondary detected by the detector 15 are detected. From the electron output intensity, the signal processor 17 maps and reconstructs the image on the two-dimensional plane, and an image (FIG. 2) representing the surface state of the substrate 14 is obtained. As such an image constructing means, a known technique can be adopted.

(領域区分)
上記手段によって得られた2次電子線の二次元画像を、図4に示すように、任意の大きさのメッシュすなわち網目状画素に分割する。この際に、各画素の大きさは、小さければ小さいほど、高解像度の解析を行うことができ、確度の高い検査を行うことができるが、その処理に要する時間が増加する。
(Area classification)
As shown in FIG. 4, the two-dimensional image of the secondary electron beam obtained by the above means is divided into meshes of arbitrary size, that is, mesh-like pixels. At this time, the smaller the size of each pixel is, the higher resolution analysis can be performed and inspection with high accuracy can be performed, but the time required for the processing increases.

上記過程で表面画像を撮影するホールパターンの断面図、及びその2次電子線の強度分布を示すグラフを、図3に示す。図3(a)は、検査対象の基板の断面図であり、この検査対象基板は、ゲートあるいは配線といった下地パターンが形成されたシリコンウェハのような基板31上に形成されたレジスト32、及びそのレジストに形成されるホールパターン33からなっている。そして、図3(a)に示された試料である基板について、上記検査装置を用いて取得した2次電子線強度の分布を示すグラフが、図3(b)である。図3(b)は、ホールパターンの任意の断面について作成したものである。図3(b)中、観測される2次電子線の最大値をMaxとし、最小値をMinとすると、前記図3(a)のホールパターンを観測した2次電子線の強度分布は、図3(b)の曲線Eで表される。図3(b)から明らかなように、ホールパターン中心部の開口部である領域Aの電子線強度が、最も低く、その両側にある領域Bは、中心部から遠ざかるに従って強度が増大し、ホールパターンのレジスト開口縁部である領域Cの電子線強度が、極大値を示し、さらにその外側に若干強度が低下した領域Dが存在している。   FIG. 3 shows a sectional view of a hole pattern for capturing a surface image in the above process and a graph showing the intensity distribution of the secondary electron beam. FIG. 3A is a cross-sectional view of a substrate to be inspected, which is a resist 32 formed on a substrate 31 such as a silicon wafer on which a base pattern such as a gate or wiring is formed, and its The hole pattern 33 is formed in the resist. And the graph which shows distribution of the secondary electron beam intensity acquired using the said inspection apparatus about the board | substrate which is a sample shown to Fig.3 (a) is FIG.3 (b). FIG. 3B is created for an arbitrary cross section of the hole pattern. In FIG. 3B, when the maximum value of the observed secondary electron beam is Max and the minimum value is Min, the intensity distribution of the secondary electron beam observed in the hole pattern of FIG. It is represented by curve E of 3 (b). As is clear from FIG. 3B, the electron beam intensity in the region A which is the opening at the center of the hole pattern is the lowest, and the regions B on both sides increase in intensity as the distance from the center increases. The electron beam intensity of the region C, which is the resist opening edge of the pattern, shows a maximum value, and there is a region D where the intensity is slightly reduced outside.

上記過程でメッシュに分割された各画素の2次電子線強度信号を、任意に設定された閾値と比較し、複数の領域に区分する。図3(b)において、2つの閾値をF,Gで表す。この閾値を境にして、2次電子線画像のメッシュに分解した各画素を複数の区分に分類する。具体的には、メッシュに分割した各画素において戻ってきた2次電子の個数を設定された2つの閾値によって分類することにより2次電子線画像を3領域に分ける。その例を図4に示す。図4においては、図3(a)に示すホールパターンに対して、領域区分の閾値を2つ設定し、3領域に区分した例である。図4において、ホールパターンの中心部にある領域Aが、ホールパターンの開口部であり、領域Bがホールパターンの裾引き領域もしくは側壁である。この領域の外側にある領域Cは、ホールパターンのレジスト開口周囲の領域である。さらに、この領域Cの外側にある領域Dは、レジスト部にあたる。このように、レジストパターンの2次電子線画像を複数の閾値で区分し、各区分に相当する画素を集合することにより、ホールパターン開口部、裾引きもしくは側壁部、及び開口周囲として検出することができる。   The secondary electron beam intensity signal of each pixel divided into meshes in the above process is compared with an arbitrarily set threshold value and divided into a plurality of regions. In FIG. 3B, the two threshold values are represented by F and G. With this threshold as a boundary, each pixel decomposed into a mesh of the secondary electron beam image is classified into a plurality of sections. Specifically, the secondary electron beam image is divided into three regions by classifying the number of secondary electrons returned in each pixel divided into meshes by two set threshold values. An example is shown in FIG. FIG. 4 shows an example in which two hole threshold values are set for the hole pattern shown in FIG. In FIG. 4, a region A at the center of the hole pattern is an opening of the hole pattern, and a region B is a tailing region or a side wall of the hole pattern. A region C outside this region is a region around the resist pattern opening. Further, the region D outside the region C corresponds to the resist portion. In this way, the secondary electron beam image of the resist pattern is divided by a plurality of threshold values, and pixels corresponding to each division are collected to detect the hole pattern opening, tailing or side wall, and the periphery of the opening. Can do.

(評価)
上記過程で形成された区分毎の領域について、その形状もしくは面積から、検査対象となるホールパターンの良否を判別することが可能となる。
この際の判断基準としては、例えば、ホールパターン底部の開口部の面積及び形状とすることができる。このホールパターン底部の面積は、領域Aに区分された画素の数によって知得することができ、ホールパターン底部の面積が小さい場合には、スルーホールを介した電気的接続のコンタクト抵抗が大きくなるか、あるいは、エッチング工程、成膜工程等での不良をおこし、電気的接続不良を引き起こすおそれがあり、不良品として判別する必要がある。また、領域Bについては、この領域Bの面積が大きいことは、裾引き形状が顕著であるか、あるいは、側壁部の形状がテーパー状になっているか、あるいは側壁部のレジストラフネスが大きくなっていることを表している。
(Evaluation)
With respect to the area for each section formed in the above process, it is possible to determine the quality of the hole pattern to be inspected from the shape or area.
As a judgment criterion at this time, for example, the area and shape of the opening at the bottom of the hole pattern can be used. The area of the bottom of the hole pattern can be obtained from the number of pixels divided into the region A. If the area of the bottom of the hole pattern is small, does the contact resistance of electrical connection through the through hole increase? Alternatively, there is a risk of causing defects in the etching process, film forming process, etc., leading to poor electrical connection, and it is necessary to discriminate them as defective products. In addition, regarding the region B, the large area of the region B means that the tailing shape is remarkable, the shape of the side wall portion is tapered, or the resist roughness of the side wall portion is increased. It represents that.

以上に説明したように、ホールパターンの画像を複数の領域に区分し、その領域の形状と面積を観測することによって、ホールパターンの状態に関する情報を簡単に得ることができ、これらの情報を基に、ホールパターンの形状の良否を判別することが可能となる。この方法はライン系パターンにも適用できる。   As described above, by dividing the hole pattern image into a plurality of regions and observing the shape and area of each region, information regarding the state of the hole pattern can be easily obtained. In addition, it is possible to determine the quality of the hole pattern shape. This method can also be applied to line patterns.

さらに、画像を色調、濃淡、明暗などによって解析することにより、ホールパターン底部を、簡単にモニターすることができる。   Further, the bottom of the hole pattern can be easily monitored by analyzing the image according to color tone, shading, brightness, and the like.

[第2の実施例]
上記第1の実施例においては、走査型電子顕微鏡装置を用いた2次電子の信号によって、ホールパターンの性状について検査する方法を示したが、走査型電子顕微鏡装置を用いてそのパターンの良否の判別と同時に位置ずれについても、検査することが可能である。以下その方法について説明する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the method for inspecting the property of the hole pattern by the secondary electron signal using the scanning electron microscope apparatus has been described. However, the quality of the pattern using the scanning electron microscope apparatus is confirmed. At the same time as the determination, it is possible to inspect the positional deviation. The method will be described below.

ホールパターンが長方形の場合においては、周辺のパターン密度により長径方向の両側でシュリンク量が異なり、位置ずれが生じる場合がある。その様子を図6に示す。図6(a)は長方形ホールパターンが規則正しく並んでいる場合で、この場合は位置ずれが生じることはない。ところで、図6(b)では、長方形ホールパターンが規則正しくは並んでいるが、周辺のパターン密度が異なっている。このような場合において、パターン61の一端部62側は隣接するパターンがなく相対的に疎パターンになっている一方で、パターンの他端部63側には隣接するパターンが存在し相対的に密パターンになっている。この場合にはパターンの一端部62側とパターンの他端部63側のシュリンク量が異なるため位置ずれを生じる。このようなパターンの部分的な位置ずれについては、従来の寸法測定装置においては、位置ずれをモニターすることはできない。   In the case where the hole pattern is rectangular, the amount of shrink differs on both sides in the major axis direction depending on the pattern density of the periphery, and a positional shift may occur. This is shown in FIG. FIG. 6A shows a case where the rectangular hole patterns are regularly arranged. In this case, no positional deviation occurs. In FIG. 6B, the rectangular hole patterns are regularly arranged, but the peripheral pattern density is different. In such a case, the one end 62 side of the pattern 61 has a relatively sparse pattern without an adjacent pattern, whereas the adjacent pattern exists on the other end 63 side of the pattern and is relatively dense. It is a pattern. In this case, the amount of shrinkage differs between the one end 62 side of the pattern and the other end 63 side of the pattern, resulting in a positional shift. With respect to such partial positional deviation of the pattern, the conventional positional measurement apparatus cannot monitor the positional deviation.

本実施の形態の方法は、前記走査型電子顕微鏡装置を用いて前記第1の実施例の方法によって作成した画像と、このパターンレイアウトの設計図とを重ね合わせることによって、観察パターンの形成状態の設計からのずれを判別するものである。すなわち、2次電子を用いた走査型電子顕微鏡装置を用いて作成した観察パターンの画像と、設計図とを重ね合わせることにより、シュリンク量の非対称性及び全体の位置ずれ量をモニターすることができる。   The method according to the present embodiment superimposes the image created by the method of the first embodiment using the scanning electron microscope apparatus and the design drawing of this pattern layout, thereby forming the observation pattern formation state. This discriminates deviations from the design. In other words, by superimposing an image of an observation pattern created using a scanning electron microscope apparatus using secondary electrons and a design drawing, it is possible to monitor the asymmetry of the shrinkage amount and the overall positional deviation amount. .

本実施の形態を、図7を用いて説明する。図7において、71は設計図のレイアウト図であり、72は走査型電子顕微鏡装置を用いて撮像したホールパターンの観察像を示す。レジストパターンの設計レイアウト図と、ホールパターンの観察像との誤差73、74の寸法をモニターすることで非対称なシュリンク量をモニターすることができる。この際に、第1の実施例で説明した方法によって解析された画像の内、ホール系パターンの場合には最も電子線強度の低い領域の画像と設計図とを重ね合わせることによって位置ずれをモニターすることができる。このとき、レジストパターンの設計レイアウト図と、レジストパターンの観察像との重ね合わせは、それぞれに設けた位置決めマークを用いて重ね合わせることによって行うことができる。   This embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 71 denotes a layout diagram of a design drawing, and 72 denotes an observation image of a hole pattern imaged using a scanning electron microscope apparatus. By monitoring the dimensions of the errors 73 and 74 between the design layout diagram of the resist pattern and the observation image of the hole pattern, the asymmetric shrinkage can be monitored. At this time, in the case of the hall pattern, among the images analyzed by the method described in the first embodiment, the positional deviation is monitored by superimposing the image of the region having the lowest electron beam intensity and the design drawing. can do. At this time, the registration of the resist pattern design layout and the observed image of the resist pattern can be overlaid by using the positioning marks provided for each.

一般にパターンのシュリンクは設計パターンに補助パターンを入れる等で補正されるが、上記のように非対称にパターンが形成される場合でも、設計値を基準としたシュリンク量を把握することでより正確なパターン補正ができるようになる。なお、この技術はホールパターンに限らず、ライン系パターンにも適用できる。
Generally, pattern shrinkage is corrected by adding an auxiliary pattern to the design pattern. However, even if the pattern is formed asymmetrically as described above, more accurate patterns can be obtained by grasping the amount of shrinkage based on the design value. Correction can be made. This technique can be applied not only to the hole pattern but also to the line pattern.

本発明のレジストパターン検査装置の一実施例を示す概略図である。It is the schematic which shows one Example of the resist pattern inspection apparatus of this invention. 本発明の実施例を説明するためのレジストホールパターンの写真である。3 is a photograph of a resist hole pattern for explaining an example of the present invention. 本発明を説明するための基板の断面図及びこの基板から発射される二次電子線の強度分布図である。It is sectional drawing of the board | substrate for demonstrating this invention, and the intensity distribution map of the secondary electron beam emitted from this board | substrate. 本発明のレジストホールパターンの解析を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the analysis of the resist hole pattern of this invention. 従来の技術を説明するための基板の断面図及びこの基板から発射される二次電子線の強度分布図である。It is sectional drawing of the board | substrate for demonstrating a prior art, and the intensity distribution map of the secondary electron beam emitted from this board | substrate. 長方形のレジストホールパターンを有するレイアウトの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the layout which has a rectangular resist hole pattern. 第2の実施例を示すための図である。It is a figure for showing the 2nd example.

符号の説明Explanation of symbols

10…走査型電子顕微鏡装置
11…電子銃
12…偏向コイル
13…試料ステージ
14…非測定半導体基板
15…検知器
16…偏向コイル制御装置
17…信号処理装置
18…試料ステージ制御装置
19…情報処理装置
20…表示装置
31、51…基板
32、52…レジスト
33、53…レジストホールパターン
61…長方形ホールパターン
62…ホールパターンの一端部
63…ホールパターンの他端部
71…レジストパターンの設計図
72…レジストパターンの観察像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Scanning electron microscope apparatus 11 ... Electron gun 12 ... Deflection coil 13 ... Sample stage 14 ... Non-measuring semiconductor substrate 15 ... Detector 16 ... Deflection coil controller 17 ... Signal processor 18 ... Sample stage controller 19 ... Information processing Device 20 ... Display device 31, 51 ... Substrate 32, 52 ... Resist 33, 53 ... Resist hole pattern 61 ... Rectangular hole pattern 62 ... One end of hole pattern 63 ... Other end of hole pattern 71 ... Design drawing of resist pattern 72 ... Image of resist pattern observation

Claims (8)

ホールを形成したレジストに電子線を照射し、前記レジスト表面から出力される2次電子の信号強度分布を解析してレジストホールパターンの検査を行う検査方法において、
前記レジストホールパターンの出力信号を二次元の複数網目状画素に分割し、各画素の信号強度を、任意の数の閾値で区分し、区分を同一にする画素の集合体である領域の形状もしくは面積から、前記形成されたレジストホールパターンの良否を判別することを特徴とするレジストホールパターンの検査方法。
In an inspection method for inspecting a resist hole pattern by irradiating an electron beam to a resist in which holes are formed and analyzing a signal intensity distribution of secondary electrons output from the resist surface,
The output signal of the resist hole pattern is divided into a plurality of two-dimensional mesh pixels, the signal intensity of each pixel is divided by an arbitrary number of thresholds, and the shape of a region that is an aggregate of pixels that have the same division or A method for inspecting a resist hole pattern, wherein the quality of the formed resist hole pattern is determined from an area.
前記閾値の数が2であり、前記レジストホールパターンの画像を3領域に区分することを特徴とする請求項1記載のレジストホールパターンの検査方法。   2. The resist hole pattern inspection method according to claim 1, wherein the number of the thresholds is 2, and the image of the resist hole pattern is divided into three regions. 前記区分された領域の内の最も信号強度の低い領域の面積が、所定の範囲以上であるものを良品として判別することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレジストホールパターンの検査方法。   3. The inspection of the resist hole pattern according to claim 1, wherein a region having the lowest signal intensity among the divided regions is determined as a non-defective product having a predetermined area or more. Method. 前記区分された領域の内の中間的な信号強度を有する領域の面積が所定の範囲以下であるものを良品として判別することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレジストホールパターンの検査方法。   3. The resist hole pattern according to claim 1, wherein a region having an intermediate signal intensity among the divided regions is determined as a non-defective product if the area is equal to or less than a predetermined range. Inspection method. ホールを形成したレジストの表面に電子線ビームを走査しながら照射する手段と、
前記レジスト表面から出力される2次電子線を検出する検出手段と、
前記検出された2次電子線の強度分布を二次元配列の網目状画素に分割し、前記各画素の強度信号出力を、所定の閾値で区分する手段と、
前記区分された画素について、区分を同一にする画素領域の集合体の形状もしくは面積から前記レジストに形成されたレジストホールの良否を判定することを特徴とするレジストホールパターンの検査装置。
Means for irradiating the surface of the resist in which holes are formed while scanning with an electron beam;
Detection means for detecting a secondary electron beam output from the resist surface;
Means for dividing the detected intensity distribution of the secondary electron beam into a two-dimensional array of mesh pixels, and classifying the intensity signal output of each pixel by a predetermined threshold;
An inspection apparatus for a resist hole pattern, wherein the quality of a resist hole formed in the resist is determined from the shape or area of an aggregate of pixel regions having the same classification for the divided pixels.
レジストパターンを形成した半導体表面に電子線を照射し、前記レジスト表面から出力される2次電子の信号強度分布を解析してレジストパターンの検査を行う検査方法において、
半導体の設計パターンと、走査型電子顕微鏡装置の観察パターンの画像とを重ね合わせることにより、観察パターンの形成状態を設計からのずれ量でモニターすることを特徴とするレジストパターン検査方法。
In an inspection method for inspecting a resist pattern by irradiating an electron beam onto a semiconductor surface on which a resist pattern is formed, analyzing a signal intensity distribution of secondary electrons output from the resist surface,
A resist pattern inspection method characterized by superimposing a design pattern of a semiconductor and an image of an observation pattern of a scanning electron microscope apparatus to monitor the formation state of the observation pattern with an amount of deviation from the design.
前記走査型電子顕微鏡装置の観察パターンが、ホール系パターンの場合、パターン内で、2次電子線強度の最も低い領域であることを特徴とする請求項6に記載のレジストパターンの検査方法。   7. The method for inspecting a resist pattern according to claim 6, wherein when the observation pattern of the scanning electron microscope apparatus is a hole pattern, it is a region having the lowest secondary electron beam intensity in the pattern. レジストパターンを形成した半導体表面に電子線ビームを走査しながら照射する手段と前記レジスト表面から出力される2次電子線を検出する検出手段と、観察パターンがホール系パターンである場合にはパターン内で2次電子線強度の最も低い領域の観察パターンと、設計パターンとを比較する手段を有することを特徴とするレジストパターンの検査装置。

A means for irradiating the semiconductor surface on which the resist pattern is formed while scanning with an electron beam; a detecting means for detecting a secondary electron beam outputted from the resist surface; And a resist pattern inspection apparatus comprising means for comparing an observation pattern of a region having the lowest secondary electron beam intensity with a design pattern.

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