JP2009044070A - パターン検査方法、及びパターン検査システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パターン比較は通常2次電子像を用いて行うが、パターンの立体形状の観察及び検査に適すると言われている反射電子像を用いて、パターンの輪郭を抽出する。そして、この抽出したパターンの輪郭を用いてパターン検査を実行する。パターン検査は、具体的には、パターンの輪郭とCAD等の設計データとを比較して両者のずれを計測したり、パターン輪郭から回路パターンの寸法等を算出することにより実行される。
なお、2つ以上の異なる空間的な位置で反射電子を検出して生成された少なくとも2つ以上の反射電子像から、反射電子像に含まれたパターンの輪郭データを抽出するようにしてもよい。
【選択図】図5
Description
(5)さらに、反射電子像と、輪郭データと、設計データとをオーバーレイもしくは並べて表示部の画面に表示するようにしてもよい。
また、画像間演算処理は、合成画像に対して平滑化処理を行い、合成画像に重畳したノイズを削減するとともに、画像合成におけるパターンの輝度変化部分を低減する処理であるようにしてもよい。
(7)本発明は、上述のパターン検査方法に対応したパターン検査システムも提供する。そして、さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
(1)SEMを利用したパターン検査システムの構成
図1は、本発明によるパターン検査システム1の概略構成を示す図である。パターン検査システム100は、半導体パターンの反射電子像(Backscattered Electron:BSE像)と2次電子像(Secondary Electron:SE像)を取得する走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:以下、SEM)を備えている。SEMの電子光学系102は、電子線(一次電子)104を発生する電子銃103と、該電子銃103から発生した電子線104を収束させるコンデンサレンズ105と、収束された電子線104を偏向させる偏向器106と、2次電子を検出するためのExB偏向器107と、収束された電子線を半導体ウエハ101上に結像させる対物レンズ108とを備えている。半導体ウエハ101は、XYステージ117上に載置される。その結果、偏向器106および対物レンズ108は、ステージ117上に載置された半導体ウエハ101上の任意の位置において電子線が焦点を結んで照射されるように、電子線の照射位置と絞りとを制御する。ところで、XYステージ117は半導体ウエハ101を移動させ、該半導体ウエハ101の任意位置の画像撮像を可能にしている。そのため、XYステージ117により観察位置を変更することをステージシフト、偏向器106により電子線を偏向して観察位置を変更することをビームシフトと呼ぶ。
図2は、半導体ウエハ上に電子線を走査して照射した際、半導体ウエハ上から放出される電子の信号量を画像化する方法を説明するための図である。電子線は、例えば図2Aに示すようにx、y方向に201〜203又は204〜206のように走査して照射される。なお、電子線の偏向方向を変更することによって走査方向を変化させることが可能である。
図3は、ウエハ上の任意のEPを観察するための撮像シーケンスを説明するための図である。また、図4は、設計レイアウト401上のEP405に対するAP403、FP402、SP406、BP404、の設定例を示した図である。撮像シーケンスにおける撮像箇所ならびに撮像条件(撮像倍率や画質等を含む)、更にEPにおける検査条件は設計データと検査ポイントの情報に基づき、撮像レシピとして撮像レシピ作成部225で作成されて例えば記憶装置123に記憶されて管理される。
図5は、本発明によるパターン検査処理を説明するためのフローチャートである。このパターン検査処理は、処理制御部115のCPU151、画像メモリ152等を利用したソフトウェア処理で実行されるものである。ただし、SEM装置からの画像および撮影レシピ生成部125からの設計データテンプレートをLANやバス経由、また携帯型のメモリ、ハードディスクなどの記憶媒体経由で入力可能な電子計算機のCPU、メモリ等を利用したソフトウェア処理でも実行することもできる。以下、各ブロックについて詳細を説明する。
ここでは、BSE合成像及び合成処理(図5のステップS503)について詳細に説明する。BSE像は、反射電子検出器に衝突した反射電子信号を画像化したものであり、パターンに対する反射電子検出器の設置位置によってパターンの見え方が変わる。例えば、図6のようにパターン上面に対し、左右斜め方向に2つの反射電子検出器601及び602を配置した場合、それぞれの反射電子像は図7のようになる。図7AのBSE−L像は反射電子検出器(L)601で取得した反射電子情報を画像化したものであり、図7BのBSE−R像は反射電子検出器(R)602で取得した反射電子情報を画像化したものである。反射電子検出器(L)601はパターンの左側と上側の側壁から放出された反射電子を検出することができる。しかし、右側、下側の側壁から放出された反射電子はパターンの凹凸の影響で検出することができないため、図7Aのような画像になる。反射電子検出器(R)602は反射電子検出器(L)601とは逆に、パターン右側と下側の側壁から放出された反射電子を検出できるためBSE−R像は図7Bのような画像になる。
次にBSE像合成後に、BSE像から輪郭線を抽出する処理(図5のステップS504)について詳細に説明する。図14は、輪郭抽出処理を説明するためのフローチャートである。輪郭線抽出は、上述したように、画像内の白線を検出する方法と画像内のステップ状に輝度が変化する部分を検出する方法があるが、これはフローチャート中のエッジ強調処理のみを変更することで検出方法を切り替えることができる。以下、各手順について説明する。
以下、輪郭データと設計データを比較してパターン検査する処理(S505)について詳細に説明する。
以上説明したように、本実施形態によれば、設計データによる半導体検査に必要なパターンの輪郭線を、パターンに対して2つ以上のポイントで撮影した複数のBSE像の合成画像から抽出する。これにより、半導体検査にSE像を利用した場合に発生する帯電に起因した画像の乱れによる輪郭線位置の誤検出を抑制でき、設計データとパターンの正確な検査が行えるようになる。
(1)パターン検査処理
図21は、本発明の第2の実施形態に係るパターン検査処理を説明するためのフローチャートである。本実施形態によるパターン検査方法は、設計データとの比較に利用する輪郭線抽出の対象をBSE像とSE像から選択できることを特徴としている。
このようにSEMの撮影条件やウエハの条件によって、輪郭線抽出の対象画像を切り替えることで、設計データを利用したパターンの検査を安定的に行うことができる。
本発明は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ(登録商標)ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。
Claims (30)
- 電子デバイスの設計データと、前記設計データに基づき製造された試料の回路パターン画像の比較により、前記回路パターンの検査を行うパターン検査方法であって、
前記試料に電子線を照射し、前記試料から放出された反射電子を反射電子検出器で検出し、反射電子像生成手段が、前記検出された反射電子を用いて反射電子像を生成する工程と、
輪郭抽出手段が、前記生成された反射電子像から前記回路パターンの輪郭データを抽出する工程と、
を備えることを特徴とするパターン検査方法。 - 前記反射電子像を生成する工程において、2つ以上の反射電子検出器が前記反射電子を異なる空間的な位置で検出し、前記反射電子像生成手段が2つ以上の反射電子像を生成し、
前記輪郭データを抽出する工程において、前記輪郭抽出手段が、前記2つ以上の反射電子像を合成して生成された合成像から前記回路パターンの輪郭データを抽出することを特徴とする請求項1に記載のパターン検査方法。 - 前記輪郭データを抽出する工程において、前記輪郭抽出手段は、前記2つ以上の反射電子像の画像間演算処理により、反射電子の合成画像を生成し、前記反射電子の合成画像に含まれた前記回路パターンの輪郭データを抽出することを特徴とする請求項2に記載のパターン検査方法。
- 前記画像間演算処理は、1)前記2つ以上の反射電子像を比較し、階調値の大きい反射電子像を反射電子の合成画像として選択する第1の演算処理、2)前記2つ以上の反射電子像を比較し、階調値の小さい反射電子像を反射電子の合成画像として選択する第2の演算処理、及び、3)前記2つ以上の反射電子像の階調値を均等あるいは不均等な割合で積算し反射電子の合成画像の階調値を生成する第3の演算処理、を含み、
前記輪郭抽出手段は、前記第1乃至第3の演算処理のいずれかを用いて前記反射電子の合成画像を生成し、その合成画像の輪郭を抽出することを特徴とする請求項3に記載のパターン検査方法。 - 電子デバイスの設計データと、前記設計データに基づき製造された試料の回路パターン画像の比較により、前記回路パターンの検査を行うパターン検査方法であって、
前記試料に電子線を照射し、前記試料から放出された反射電子を反射電子検出器で検出し、反射電子像生成手段が、前記検出された反射電子を用いて反射電子像を生成する工程と、
前記試料から放出された2次電子を2次電子検出器で検出し、2次電子像生成手段が、前記検出された2次電子を用いて2次電子像を生成する工程と、
輪郭抽出手段が、前記反射電子像と前記2次電子像とから前記回路パターンの輪郭データを抽出する工程と、
を備えることを特徴とするパターン検査方法。 - 前記反射電子像を生成する工程において、2つ以上の反射電子検出器が前記反射電子を異なる空間的な位置で検出し、前記反射電子像生成手段が2つ以上の反射電子像を生成し、
前記輪郭データを抽出工程において、前記輪郭抽出手段が、画像間演算処理を用いて、前記2つ以上の反射電子像と前記2次電子像から合成画像を生成し、前記合成画像から前記回路パターンの輪郭データを抽出することを特徴とする請求項5に記載のパターン検査方法。 - 前記画像間演算処理は、1)前記2つ以上の反射電子像と前記2次電子像を比較し、階調値の大きい反射電子像あるいは2次電子像を合成画像として選択する第1の演算処理、2)前記2つ以上の反射電子像と2次電子像を比較し、階調値の小さい反射電子像あるいは2次電子像を合成画像として選択する第2の演算処理、及び3)前記2つ以上の反射電子像と2次電子像の階調値を均等あるいは不均等な割合で積算し反射電子の合成画像を生成する第3の演算処理、を含み、
前記輪郭抽出手段は、前記第1乃至第3の演算処理のいずれかを用いて前記合成画像を生成し、その合成画像の輪郭を抽出することを特徴とする請求項6に記載のパターン検査方法。 - さらに、パターン検査手段が、前記抽出された輪郭データと前記設計データとを比較することにより前記回路パターンの検査を行う工程を備えることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載のパターン検査方法。
- 前記パターン検査手段は、前記輪郭データと、前記設計データのパターンの間隔を計測し、その計測値が規定値よりも大きい部位をパターンの欠陥部位として検出することを特徴とする請求項8に記載のパターン検査方法。
- 前記パターン検査手段が、前記輪郭データから前記試料上の回路パターン寸法若しくは回路パターン間隔寸法を算出することを特徴とした請求項8に記載のパターン検査方法。
- さらに、表示制御手段が、前記反射電子像と、前記輪郭データと、前記設計データとをオーバーレイもしくは並べて表示部の画面に表示する工程を備えることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載のパターン検査方法。
- 前記試料は、マスク、又はシリコンウエハであることを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載のパターン検査方法。
- 前記2つ以上の反射電子検出器は、前記試料を取り囲むように、ほぼ等間隔に配置されることを特徴とする請求項2、3、4、6又は7に記載のパターン検査方法。
- 前記反射電子検出器は3つ設けられ、それぞれ約120度の間隔に配置されることを特徴とする請求項13に記載のパターン検査方法。
- 前記画像間演算処理は、前記合成画像に対して平滑化処理を行い、前記合成画像に重畳したノイズを削減するとともに、画像合成におけるパターンの輝度変化部分を低減する処理であることを特徴とする請求項3、4、6又は7に記載のパターン検査方法。
- 電子デバイスの設計データと、前記設計データに基づき製造された試料の回路パターン画像の比較により、前記回路パターンの検査を行うパターン検査システムであって、
前記試料に電子線が照射されて、前記試料から放出された反射電子を検出する反射電子検出器と、
前記検出された反射電子を用いて反射電子像を生成する反射電子像生成手段と、
前記生成された反射電子像から前記回路パターンの輪郭データを抽出する輪郭抽出手段と、
を備えることを特徴とするパターン検査システム。 - 前記反射電子検出器が2つ以上設けられ、その2つ以上の反射電子検出器が前記反射電子を異なる空間的な位置で検出し、
前記反射電子像生成手段が2つ以上の反射電子像を生成し、
前記輪郭抽出手段が、前記2つ以上の反射電子像を合成して生成された合成像から前記回路パターンの輪郭データを抽出することを特徴とする請求項16に記載のパターン検査システム。 - 前記輪郭抽出手段は、前記2つ以上の反射電子像の画像間演算処理により、反射電子の合成画像を生成し、前記反射電子の合成画像に含まれた前記回路パターンの輪郭データを抽出することを特徴とする請求項17に記載のパターン検査システム。
- 前記画像間演算処理は、1)前記2つ以上の反射電子像を比較し、階調値の大きい反射電子像を反射電子の合成画像として選択する第1の演算処理、2)前記2つ以上の反射電子像を比較し、階調値の小さい反射電子像を反射電子の合成画像として選択する第2の演算処理、及び、3)前記2つ以上の反射電子像の階調値を均等あるいは不均等な割合で積算し反射電子の合成画像の階調値を生成する第3の演算処理、を含み、
前記輪郭抽出手段は、前記第1乃至第3の演算処理のいずれかを用いて前記反射電子の合成画像を生成し、その合成画像の輪郭を抽出することを特徴とする請求項18に記載のパターン検査システム。 - 電子デバイスの設計データと、前記設計データに基づき製造された試料の回路パターン画像の比較により、前記回路パターンの検査を行うパターン検査システムであって、
前記試料に電子線が照射されて、前記試料から放出された反射電子を検出する反射電子検出器と、
前記検出された反射電子を用いて反射電子像を生成する反射電子像生成手段と、
前記試料から放出された2次電子を検出する2次電子検出器と、
前記検出された2次電子を用いて2次電子像を生成する2次電子像生成手段と、
前記反射電子像と前記2次電子像とから前記回路パターンの輪郭データを抽出する輪郭抽出手段と、
を備えることを特徴とするパターン検査システム。 - 前記反射電子検出器が2つ以上設けられ、2つ以上の反射電子検出器が前記反射電子を異なる空間的な位置で検出し、
前記反射電子像生成手段が2つ以上の反射電子像を生成し、
前記輪郭抽出手段が、画像間演算処理を用いて、前記2つ以上の反射電子像と前記2次電子像から合成画像を生成し、前記合成画像から前記回路パターンの輪郭データを抽出することを特徴とする請求項20に記載のパターン検査システム。 - 前記画像間演算処理は、1)前記2つ以上の反射電子像と前記2次電子像を比較し、階調値の大きい反射電子像あるいは2次電子像を合成画像として選択する第1の演算処理、2)前記2つ以上の反射電子像と2次電子像を比較し、階調値の小さい反射電子像あるいは2次電子像を合成画像として選択する第2の演算処理、及び3)前記2つ以上の反射電子像と2次電子像の階調値を均等あるいは不均等な割合で積算し反射電子の合成画像を生成する第3の演算処理、を含み、
前記輪郭抽出手段は、前記第1乃至第3の演算処理のいずれかを用いて前記合成画像を生成し、その合成画像の輪郭を抽出することを特徴とする請求項21に記載のパターン検査システム。 - さらに、前記抽出された輪郭データと前記設計データとを比較することにより前記回路パターンの検査を行うパターン検査手段を備えることを特徴とする請求項16乃至22の何れか1項に記載のパターン検査方法。
- 前記パターン検査手段は、前記輪郭データと、前記設計データのパターンの間隔を計測し、その計測値が規定値よりも大きい部位をパターンの欠陥部位として検出することを特徴とする請求項23に記載のパターン検査システム。
- 前記パターン検査手段が、前記輪郭データから前記試料上の回路パターン寸法若しくは回路パターン間隔寸法を算出することを特徴とした請求項23に記載のパターン検査システム。
- さらに、前記反射電子像と、前記輪郭データと、前記設計データとをオーバーレイもしくは並べて表示部の画面に表示する表示制御手段を備えることを特徴とする請求項16乃至25の何れか1項に記載のパターン検査システム。
- 前記試料は、マスク、又はシリコンウエハであることを特徴とする請求項16乃至26の何れか1項に記載のパターン検査方法。
- 前記2つ以上反射電子検出器は、前記試料を取り囲むように、ほぼ等間隔に配置されることを特徴とする請求項17、18、19、21又は22に記載のパターン検査システム。
- 前記検出器は3つ設けられ、それぞれ約120度の間隔に配置されることを特徴とする請求項28に記載のパターン検査システム。
- 前記画像間演算処理は、前記合成画像に対して平滑化処理を行い、前記合成画像に重畳したノイズを削減するとともに、画像合成におけるパターンの輝度変化部分を低減する処理であることを特徴とする請求項18、19、21又は22に記載のパターン検査システム。
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