JP2011038811A - Measuring method and measuring system of semiconductor pattern - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enter into consideration of an influence of pattern density/position near a pattern to be measured, in a process of estimating a cross-sectional shape of the pattern by matching a SEM signal waveform of the pattern, with a library correlating a cross-sectional shape calculated by a simulation and a signal waveform. <P>SOLUTION: An area size where existence of surrounding patterns is to be considered, based on an internal diffusion length of incident electron beam is decided, three-dimensional information of patterns in the area size is formed using design layout data, and a library correlating a cross-sectional shape of a SEM signal waveform and a cross-sectional shape is formed using the three-dimensional information. Conventionally, a difference of pattern density/position near a pattern to be measured has been an error factor, however, this method improves measurement accuracy since the information of the pattern density/position within a necessary and sufficient area is reflected to the library. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体デバイスのパターン寸法を計測する方法,特に、半導体パターンの三次元形状を計測する方法及びこれを実施するシステムに関する。   The present invention relates to a method for measuring a pattern dimension of a semiconductor device, and more particularly to a method for measuring a three-dimensional shape of a semiconductor pattern and a system for implementing the method.

半導体プロセスにおいてパターン寸法管理ツールとしても最も普及しているのは,走査電子顕微鏡(以下SEMと略す)を半導体計測用に特化した測長SEMである。図2に測長SEMの原理を示す。電子銃901から放出された電子ビーム910は収束レンズ902で細く絞られ,対物レンズ904で焦点を試料900の表面に合わせた状態で制御装置906で制御された偏向器903により試料900上を2次元的に走査される。電子ビーム910の照射によって試料900から発生した二次電子920を検出器905で捕らえて制御装置906で信号処理することで,CRT907に表示されているような電子線像が得られる。二次電子はパターンエッジ部でより多く発生するため,電子線像は,CRT907で表示されているように、パターンエッジに相当する部分が明るい画像となる。測長SEMにおいては,電子線像上でのエッジ間距離l(画素)に画素サイズp(nm/画素)を乗じる(l×p)ことにより寸法が求められる。   The most popular pattern dimension management tool in a semiconductor process is a length measurement SEM specialized for semiconductor measurement using a scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as SEM). FIG. 2 shows the principle of the length measurement SEM. The electron beam 910 emitted from the electron gun 901 is narrowed down by a converging lens 902, and 2 on the sample 900 by a deflector 903 controlled by a control device 906 while being focused on the surface of the sample 900 by an objective lens 904. Dimensionally scanned. The secondary electron 920 generated from the sample 900 by the irradiation of the electron beam 910 is captured by the detector 905 and subjected to signal processing by the control device 906, whereby an electron beam image as displayed on the CRT 907 is obtained. Since more secondary electrons are generated at the pattern edge portion, the electron beam image becomes a bright image at a portion corresponding to the pattern edge as displayed by the CRT 907. In the length measurement SEM, the dimension is obtained by multiplying the distance l (pixel) between edges on the electron beam image by the pixel size p (nm / pixel) (1 × p).

測長SEMにおける測長処理の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1の開示例においては,測定対象配線を撮像した画像内の局所領域から,配線の信号波形を配線の長手方向に加算平均した投影波形を作成し,この波形において検出した左右の配線エッジ間の距離として配線寸法を算出している。   An example of the length measurement process in the length measurement SEM is described in Patent Document 1. In the disclosed example of Patent Document 1, a projection waveform is created by adding and averaging the signal waveform of the wiring in the longitudinal direction of the wiring from the local region in the image obtained by imaging the wiring to be measured, and the left and right wiring edges detected in this waveform Wiring dimensions are calculated as the distance between them.

エッジ間距離lを自動計算するためのエッジ位置検出方法として種々の方法が提案されているが,ここでは,代表的な手法として、(a)しきい値法,及び,(b)モデルベース計測法、について述べる。   Various methods have been proposed as edge position detection methods for automatically calculating the inter-edge distance l. Here, (a) threshold method and (b) model-based measurement are representative methods. The law is described.

しきい値法の考え方は,例えば特許文献2に開示されている。図3で示すように,試料上に形成されたパターン930に対して電子ビームを走査して検出される二次電子の検出波形940において、パターン930の左右のエッジ931・932に相当する信号量の大きいピーク部分を,それぞれ左ホワイトバンド(左WB)941,右ホワイトバンド(右WB)945と呼ぶことにする。しきい値法は,左WB941と右WB945それぞれで,Max値942・946,Min値943・947を求め,これらを所定の比率th(%)で内分するしきい値レベル944・948を算出し,しきい値944・948と信号波形940との交差位置951・952をエッジ位置として検出し、左右エッジ間(951と952の間)の距離lを求める。   The idea of the threshold method is disclosed in Patent Document 2, for example. As shown in FIG. 3, in the detection waveform 940 of the secondary electrons detected by scanning the electron beam with respect to the pattern 930 formed on the sample, signal amounts corresponding to the left and right edges 931 and 932 of the pattern 930 The large peak portions are referred to as a left white band (left WB) 941 and a right white band (right WB) 945, respectively. The threshold method calculates Max values 942 and 946 and Min values 943 and 947 for the left WB 941 and the right WB 945, respectively, and calculates threshold levels 944 and 948 that internally divide them by a predetermined ratio th (%). Then, the intersection positions 951 and 952 between the threshold values 944 and 948 and the signal waveform 940 are detected as edge positions, and the distance l between the left and right edges (between 951 and 952) is obtained.

一方、モデルベース計測法は、例えば非特許文献1に開示されている方法である。図4上図のようにパターンの断面形状モデル970を規定し(この例では,パターン高さH,ボトム幅W,側壁傾斜角SWA,ボトムの丸みBR,トップの丸みTRの5個のパラメータでパターン形状を表現),種々のパターンの断面形状(パターン形状を表すパラメータを変化させる)とSE M 信号波形の関係を予めシミュレーションにより計算し,模擬SEM波形のライブラリ980を作成しておく(図4下図の例では,SWAとTRを変化させている)。モデルベース計測法は,シミュレーションにより計算し作成・記憶させたライブラリを参照して,計測対象の断面形状を推定し,その結果に基づき左右にエッジ位置を定義する。   On the other hand, the model-based measurement method is a method disclosed in Non-Patent Document 1, for example. As shown in the upper diagram of FIG. 4, a pattern cross-sectional shape model 970 is defined (in this example, the pattern height H, bottom width W, side wall inclination angle SWA, bottom roundness BR, and top roundness TR are set to five parameters. The relationship between the cross-sectional shapes of various patterns (changing the parameters representing the pattern shape) and the SEM signal waveform is calculated in advance by simulation, and a simulated SEM waveform library 980 is created (FIG. 4). In the example below, SWA and TR are changed). In the model-based measurement method, a cross-sectional shape to be measured is estimated by referring to a library calculated and stored by simulation, and edge positions are defined on the left and right based on the result.

特開平11−316115号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-316115 特開昭55−72807号公報JP-A-55-72807

J. S. Villarrubia, A. E. Vladar, J. R. Lowney, and M. T. Postek, “Scanning electron microscope analog of scatterometry,” Proc. of the SPIE, Vol. 4689, pp. 304-312 (2002)J. S. Villarrubia, A. E. Vladar, J. R. Lowney, and M. T. Postek, “Scanning electron microscope analog of scatterometry,” Proc. of the SPIE, Vol. 4689, pp. 304-312 (2002)

半導体パターンの微細化に伴い,パターンをより正確に計測する技術,すなわち,計測バイアス(実寸法と計測値の差)を低減する技術が求められている。
しかしながら,測長SEMにおいては,図5Aに示すように、試料上のパターン930に照射された電子線550がパターン930の内部551で拡散するため,パターン930から発生する2次電子552を検出することで得られるSEM信号波形553のピーク(WB)は広がりを有す。そして、図5B及び図5Cに示すように、SEM信号波形554・555の広がり方はパターン556・557の断面形状によって異なるため、前述のしきい値法では、パターンの断面形状に依存して変化する計測バイアスが発生してしまう。例えば、しきい値50%の条件でエッジ検出を行った場合,図5Bのようなテーパが大きいパターン556で検出されるエッジ位置558は、計測対象のボトム位置560より0.5 nm内側となるのに対し,図5Cのようなテーパが小さいパターン557で検出されるエッジ位置559は、計測対象のボトム位置560より2.5 nm外側であり,両者の計測バイアス値561・562は明らかに異なる。
With the miniaturization of semiconductor patterns, there is a need for a technique for measuring a pattern more accurately, that is, a technique for reducing a measurement bias (difference between an actual dimension and a measured value).
However, in the length measurement SEM, as shown in FIG. 5A, the electron beam 550 irradiated on the pattern 930 on the sample is diffused inside the pattern 930, so that secondary electrons 552 generated from the pattern 930 are detected. The peak (WB) of the SEM signal waveform 553 obtained by this has a broadening. As shown in FIGS. 5B and 5C, the way in which the SEM signal waveforms 554 and 555 spread varies depending on the cross-sectional shape of the patterns 556 and 557. Therefore, the threshold method changes depending on the cross-sectional shape of the pattern. Measurement bias will occur. For example, when edge detection is performed under the condition of a threshold value of 50%, the edge position 558 detected by the pattern 556 having a large taper as shown in FIG. 5B is 0.5 nm inside the bottom position 560 to be measured. On the other hand, the edge position 559 detected by the pattern 557 having a small taper as shown in FIG. 5C is 2.5 nm outside the bottom position 560 to be measured, and the measurement bias values 561 and 562 of both are clearly different.

一方,前述のモデルベース計測法の場合では,計算で求めておいたパターンの断面形状とSEM信号波形の関係に基づいて計測を行うため,原理上,パターンの断面形状に依存した計測バイアスのずれの影響を受けることなく、寸法計測が実現できる。   On the other hand, in the case of the model-based measurement method described above, since measurement is performed based on the relationship between the cross-sectional shape of the pattern obtained by calculation and the SEM signal waveform, in principle, the measurement bias shifts depending on the cross-sectional shape of the pattern. Dimension measurement can be realized without being affected by

しかしながら,SEM信号波形を変化させる要因は,パターンの断面形状だけではない。パターン密度/配置によってもSEM信号波形は変化する。図6は,その状況をシミュレーションによって再現したものであり、実線で示すSEM信号波形601は,幅22nm,高さ50nmの矩形の断面形状を有する孤立ラインパターン603の信号波形を、破線で示すSEM信号波形602は,断面形状は同じであるが,パターンピッチが44nmのライン&スペースパターン604の信号波形を示しており、両者の信号波形は相違する。なお、ここではパターンおよび基板の材料はシリコン,加速電圧800Vの条件で計算を行った。このように、孤立ラインパターン603とライン&スペースパターン604のSEM信号波形601・602に差異が生じるのは,試料から放出された,反射電子(後方散乱電子)や二次電子が近隣のパターンへ再入射することで発生する二次電子が,最終的な二次電子強度(=信号波形)に寄与する度合いが異なるからである。   However, the factor that changes the SEM signal waveform is not only the cross-sectional shape of the pattern. The SEM signal waveform also changes depending on the pattern density / arrangement. FIG. 6 shows the situation reproduced by simulation. An SEM signal waveform 601 indicated by a solid line indicates a signal waveform of an isolated line pattern 603 having a rectangular cross-sectional shape having a width of 22 nm and a height of 50 nm indicated by a broken line. The signal waveform 602 shows the signal waveform of the line & space pattern 604 having the same cross-sectional shape but a pattern pitch of 44 nm, and the signal waveforms of the two are different. Here, the calculation was performed under the condition that the pattern and substrate material were silicon and the acceleration voltage was 800V. As described above, the difference between the SEM signal waveforms 601 and 602 between the isolated line pattern 603 and the line & space pattern 604 is that reflected electrons (backscattered electrons) and secondary electrons emitted from the sample move to neighboring patterns. This is because the degree to which secondary electrons generated by re-incidence contribute to the final secondary electron intensity (= signal waveform) is different.

半導体パターン計測においては,一般に,様々な密度/配置を有すパターンを計測することが求められる。上記のように,パターン断面形状が同じであっても,パターン密度/配置が異なると信号波形が変化するため,モデルベース計測法を適用したとしても,計測バイアスが十分に低減されないケースがあり得る。   In semiconductor pattern measurement, it is generally required to measure patterns having various densities / arrangements. As described above, even if the pattern cross-sectional shape is the same, the signal waveform changes if the pattern density / arrangement is different. Therefore, even if the model-based measurement method is applied, the measurement bias may not be sufficiently reduced. .

本発明の目的の一つは,パターン密度/配置によらず,計測バイアスが低減可能な半導体パターンの計測方法及びそのシステムを提供することにある。   One of the objects of the present invention is to provide a semiconductor pattern measurement method and system capable of reducing the measurement bias regardless of the pattern density / arrangement.

また,半導体パターンの微細化により,側壁傾斜角や,ボトムの丸まりといった微妙な断面形状変化がデバイス性能に及ぼす影響が相対的に高くなることから,従来の寸法計測に加え,三次元形状計測のニーズが高まっている。前記モデルベース計測法は,パターンの断面形状とSEM信号波形の関係に基づいて計測対象の断面形状を推定するので,原理上は上記のニーズに応えることが可能である。しかしながら,パターンの密度/配置の違いによって,断面形状の推定結果に誤差が生じるのは上記と同様である。   In addition, the refinement of semiconductor patterns has a relatively high effect on device performance due to subtle changes in cross-sectional shape such as side wall inclination and bottom rounding. Needs are growing. Since the model-based measurement method estimates the cross-sectional shape of the measurement target based on the relationship between the cross-sectional shape of the pattern and the SEM signal waveform, it can meet the above needs in principle. However, the difference in pattern density / arrangement causes an error in the cross-sectional shape estimation result as described above.

本発明の他の目的は,パターン密度/配置の影響なく,パターンの三次元形状計測が可能な半導体パターンの計測方法及びそのシステムを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a semiconductor pattern measuring method and system capable of measuring a three-dimensional shape of a pattern without the influence of pattern density / arrangement.

上記いずれかの目的を達成するために、本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次のとおりである。
(1)半導体パターンの計測方法であって、入力された設計データに基づいて指定された複数の計測位置各々について周辺のパターン配置を考慮すべき近傍領域を算出するステップと、前記算出された複数の計測位置各々の近傍領域を含む範囲内のパターン配置に基づいて、前記複数の計測位置のパターン配置の同一性を判定し、同一と判定された計測位置ごとにグループ化して分類するステップと、前記分類された計測位置のグループごとに、前記設計データから断面形状情報を取得してライブラリを作成するステップと、前記分類された計測位置のグループごとにSEM信号波形を取得し、前記取得したSEM信号波形と前記作成されたライブラリを用いてモデルベース計測を実行し、前記複数の計測位置各々の断面形状を推定するステップと、を有することを特徴とする半導体パターンの計測方法である。
(2)計測対象パターンの電子線信号波形を予め作成しておいた試料の断面形状と電子線信号波形とを関連づけるライブラリに当てはめることによって,試料の断面形状を推定する方法(モデルベース計測法)において,計測対象パターンの位置を設計データ上で指定し,入射電子線の加速電圧等によって決まる入射電子線の内部拡散長に基づいて,パターン配置を考慮すべき近傍領域のx方向のサイズxsとy方向のサイズysを自動決定し,計測対象パターンの位置を中心とするxs×ysの領域内について,設計データを用いて,基準三次元形状,及び,予め定めた予想変動範囲で基準三次元形状を様々に変化させた三次元形状情報を数値データでモデル化し,モデル化された三次元形状情報を電子線シミュレータに入力して模擬SEM信号波形を生成し,模擬SEM信号波形と形状情報と組み合わせてライブラリとして記憶するようにしたものである。さらにまた, 設計データを用いて,測対象パターンの位置を中心とするxs×ysの領域内におけるパターン配置の同一性判定を行い,同一と判定されたものについては,共通のライブラリを使用するようにしたものである。
In order to achieve any of the above objects, the outline of a representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) A method of measuring a semiconductor pattern, the step of calculating a neighborhood region in which a peripheral pattern arrangement should be considered for each of a plurality of measurement positions designated based on input design data; Determining the identity of the pattern arrangement of the plurality of measurement positions based on the pattern arrangement within a range including the vicinity region of each of the measurement positions, grouping and classifying for each measurement position determined to be the same, and For each group of the classified measurement positions, obtaining a cross-sectional shape information from the design data and creating a library; obtaining a SEM signal waveform for each group of the classified measurement positions; and acquiring the SEM Model-based measurement is performed using the signal waveform and the created library, and a cross-sectional shape at each of the plurality of measurement positions is estimated. It is a measurement method of a semiconductor pattern and having a flop, a.
(2) Method of estimating the cross-sectional shape of a sample by applying the electron beam signal waveform of the pattern to be measured to a library that correlates the cross-sectional shape of the sample and the electron beam signal waveform in advance (model-based measurement method) , The position of the measurement target pattern is designated on the design data, and the size xs in the x direction of the neighboring region where the pattern arrangement should be considered based on the internal diffusion length of the incident electron beam determined by the acceleration voltage of the incident electron beam The size ys in the y direction is automatically determined, and within the xs × ys area centered on the position of the pattern to be measured, the design data is used to create a reference three-dimensional shape with a reference three-dimensional shape and a predetermined expected variation range. Model three-dimensional shape information with various shapes changed with numerical data, and input the modeled three-dimensional shape information into an electron beam simulator to simulate SE It generates a signal waveform is obtained so as to store a library in combination with simulated SEM signal waveform shape information. Furthermore, the design data is used to determine the identity of the pattern arrangement within the xs × ys area centered on the position of the pattern to be measured, and for those determined to be the same, use a common library. It is a thing.

本発明によれば,パターン密度/配置によらず,計測バイアスが低減可能な半導体パターンの計測方法及びそのシステムを提供することが可能である。
また、本発明によれば,パターン密度/配置の影響なく,パターンの三次元形状計測が可能な半導体パターンの計測方法及びそのシステムを提供することが可能である。
According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor pattern measurement method and system capable of reducing the measurement bias regardless of the pattern density / arrangement.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor pattern measurement method and system capable of measuring a three-dimensional shape of a pattern without being affected by the pattern density / arrangement.

本発明に係る第1の実施形態の寸法計測フローを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a dimension measurement flow of the first embodiment according to the present invention. 測長SEMの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of length measurement SEM. 測長SEMにおけるエッジ点検出方法(しきい値法)を示す図である。It is a figure which shows the edge point detection method (threshold method) in length measurement SEM. モデルベース計測法の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of a model base measurement method. 形状依存の計測バイアスの第一の説明図である。It is a first explanatory diagram of a shape-dependent measurement bias. 形状依存の計測バイアスの第二の説明図である。It is the 2nd explanatory view of shape dependent measurement bias. 形状依存の計測バイアスの第三の説明図である。It is a 3rd explanatory drawing of a shape-dependent measurement bias. パターン密度によってSEM信号波形が変化することを示す図である。It is a figure which shows that a SEM signal waveform changes with pattern densities. 計測位置の三次元形状モデル化を行うためのGUIの例を示す図である。It is a figure which shows the example of GUI for performing three-dimensional shape modeling of a measurement position. パターンレイアウトの同一性判定の概念の説明図である。It is explanatory drawing of the concept of the identity determination of a pattern layout. モデルベース計測のためのライブラリ作成のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the library preparation for model base measurement. 第1の実施の形態に係るシステム構成例を示す図でる。1 is a diagram illustrating an example of a system configuration according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係る他のシステム構成例を示す図でる。FIG. 3 is a diagram showing another system configuration example according to the first embodiment. 寸法計測結果の出力例を示す図でる。It is a figure which shows the example of an output of a dimension measurement result. 本発明に係る第2の実施形態の寸法計測フローを示す図である。It is a figure which shows the dimension measurement flow of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 第2の実施の形態に係るシステム構成例を示す図である。It is a figure which shows the system configuration example which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る寸法計測結果の出力例を示す図である。It is a figure which shows the example of an output of the dimension measurement result which concerns on 2nd Embodiment. 仮想パターンを考慮する必要がある場合の説明図である。It is explanatory drawing when it is necessary to consider a virtual pattern. 計測対象パターンがホールである場合の説明図である。It is explanatory drawing in case a measurement object pattern is a hole. 単純ラインパターンでない場合の説明図である。It is explanatory drawing in case it is not a simple line pattern.

本発明に係る寸法計測フロー及びこれを実施するシステム構成の第一の実施形態について図1及び図10を用いて説明する。なお,図1で示す各ステップが図10のいずれの構成要素で実行されるかを,図10の吹き出し内に示した。   A first embodiment of a dimension measurement flow according to the present invention and a system configuration for carrying out the same will be described with reference to FIGS. 1 and 10. In addition, it is shown in the balloon of FIG. 10 which component of FIG. 10 performs each step shown in FIG.

まず,本発明に係るシステムの一例は、図10に記載のように、LAN300と、これに接続された測長SEM301・302・303と,測長SEMのレシピを格納するSEMレシピデータベース304と、設計データを用いて計測対象の三次元形状のモデル化を行う計算機305と,半導体パターンの設計情報が格納されたデータベース306と,SEM波形ライブラリを格納するデータベース307と,測長SEMで撮像されたSEM像が格納されるデータベース308と,電子線シミュレーションを行う計算機309と,モデルベース計測を実行する計算機310と、を適宜用いて構成される。ここで、測長SEMは3つである必要はなく、台数はこれに限られない。また、各計算機は必要に応じてまとめて1台としてもよく、複数台で構成してもよい。   First, as shown in FIG. 10, an example of a system according to the present invention includes a LAN 300, length measurement SEMs 301, 302, and 303 connected thereto, a SEM recipe database 304 that stores a measurement SEM recipe, A computer 305 that models a three-dimensional shape to be measured using design data, a database 306 that stores semiconductor pattern design information, a database 307 that stores an SEM waveform library, and a length measurement SEM. A database 308 that stores SEM images, a computer 309 that performs electron beam simulation, and a computer 310 that performs model-based measurement are appropriately used. Here, the length measurement SEM does not need to be three, and the number is not limited to this. Further, each computer may be integrated into one unit as necessary, or may be configured by a plurality of units.

続いて、このシステムにより実行される寸法計測フローの一例について、図1を用いて説明する。
本発明に係る寸法計測フローによれば、まず、上記システムのうち、三次元形状のモデル化を行う計算機305は、ユーザが選択した計測しようとするウェーハの設計データ情報、並びに、当該選択されたウェーハの設計データ上の計測したい位置情報を受け付ける(s10、s11)。ここでは、例えば、ユーザによって選択されたウェーハの設計データをGUIに表示し、ユーザが表示された設計データを見ながら計測したい位置を画面上で指定できるようにすればよい。さらに、計算機503は、計測したい位置の積層情報、すなわちパターンや基板の材質や厚さの情報のほか、電子顕微鏡の撮像条件(入射電子線の加速電圧など)に関する情報の入力を受け付ける(s12、s13)。全ての計測したい位置についての情報入力を受け付けると、続いて、計算機305では、設計データを参照し、各計測位置のパターンレイアウトの同一性判定処理(s14)が実行される。
Next, an example of a dimension measurement flow executed by this system will be described with reference to FIG.
According to the dimension measurement flow according to the present invention, first, in the above system, the computer 305 for modeling the three-dimensional shape includes the design data information of the wafer to be measured selected by the user, and the selected Position information to be measured on the wafer design data is received (s10, s11). Here, for example, the design data of the wafer selected by the user may be displayed on the GUI so that the user can specify the position to be measured on the screen while viewing the displayed design data. Further, the computer 503 accepts input of information regarding the stacking information of the position to be measured, that is, information on the pattern and the material and thickness of the substrate, as well as imaging conditions of the electron microscope (acceleration voltage of the incident electron beam, etc.) (s12, s13). When information input for all the positions to be measured is received, the computer 305 subsequently refers to the design data and executes the pattern layout identity determination process (s14) at each measurement position.

ここで、各入力情報を受け付けるためのGUI(グラフィック・ユーザ・インターフェース)の一例を図7に示す。このGUIには、例えば、測定したい設計データの個数を指定する個数入力部401、個数入力部401で指定された個数の設計データを入力する設計データ入力部402、設計データに関するが表示される。また、下層パターンとの位置関係が重要なケース,あるいは,ダブルパターニング用の設計データの場合は,複数個の設計データを入力することが必要であることから、計測位置のx・y座標入力部404や、x・y座標入力部404の入力を受け付けて該当箇所のパターンレイアウトを表示するパターンレイアウト表示部405が表示される。ここで、パターンレイアウト表示部405上に表示された計測位置104を適宜調整するためにポインティングデバイス406を利用するにしても構わない。この場合、ポインティングデバイス406での移動に応じて、x・y座標入力部404は連動する。さらに、ライン、ホールといった選択肢から所望のパターン種を選択するためのパターン選択部407や、パターン部や基板部の膜情報を入力する項目として、パターン材料の積層数入力部410、パターン材料の厚さ・材質入力部411、基板材料の下地総数入力部412、基板材料の厚さ・材質入力部413を表示する。ここで、膜の材料と膜厚の情報はSEMシミュレーションを実行するのに必要な情報であり、通常の一般的な設計データにはこれらの情報が含まれていないため、GUIでの膜情報の入力は必要である。なお、TCAD(テクノロジー・CAD)のデータが利用可能な場合には,そこから必要な情報を取り込んでもよい。また、必要に応じて、加圧電圧やスキャン方向、検出モードといった撮像条件入力部414を表示し、これらの情報を受け付けるようにしても構わない。
以上、入力された入力情報、及び、設計データに基づき、GUIでは確認用として計測パターンの断面形状415を表示する。
Here, an example of a GUI (graphic user interface) for receiving each input information is shown in FIG. In this GUI, for example, a number input unit 401 for designating the number of design data to be measured, a design data input unit 402 for inputting the number of design data designated by the number input unit 401, and information related to design data are displayed. In the case where the positional relationship with the lower layer pattern is important, or in the case of design data for double patterning, it is necessary to input a plurality of design data. A pattern layout display unit 405 is displayed that receives the input of 404 and the x / y coordinate input unit 404 and displays the pattern layout of the corresponding portion. Here, the pointing device 406 may be used to appropriately adjust the measurement position 104 displayed on the pattern layout display unit 405. In this case, the x / y coordinate input unit 404 is interlocked with the movement of the pointing device 406. Furthermore, the pattern selection unit 407 for selecting a desired pattern type from choices such as lines and holes, the pattern material stacking number input unit 410, and the pattern material thickness as items for inputting film information of the pattern unit and the substrate unit A material / material input unit 411, a substrate material base total number input unit 412, and a substrate material thickness / material input unit 413 are displayed. Here, the information on the film material and the film thickness is information necessary for executing the SEM simulation, and the normal general design data does not include such information. Input is required. If TCAD (Technology / CAD) data is available, necessary information may be taken from the data. Further, if necessary, the imaging condition input unit 414 such as the applied voltage, the scanning direction, and the detection mode may be displayed to receive such information.
As described above, based on the input information and design data that have been input, the GUI displays the cross-sectional shape 415 of the measurement pattern for confirmation.

ここで、図1に示すステップs14で実施する計測位置のパターンレイアウトの同一性判定処理方法について、図8を用いて説明する。実線で示した計測位置101〜106は、ユーザにより入力された計測位置を示し、各計測位置の周囲に破線で示された領域は、パターン配置を考慮すべき近傍領域を示す。前述の図6に示すように、SEM信号波形は、近隣パターンの影響を受けて変化するが,影響を考慮すべき範囲は有限である。この範囲は,図5Aに示したように,入射電子の拡散長に依存する。この拡散長は,主に入射電子の加速電圧と試料の材料によって変化する。従って、本発明においては,図7のGUIにて入力された撮像条件(414)と膜材料情報(410〜413)に基づき,予め作成されたテーブルを参照して近傍領域の範囲が算出される。この算出された近傍領域の範囲内(101〜106の破線で囲まれた領域)で,パターン幅,パターン間隔といったレイアウトが同一で,かつ,撮像条件が同一であれば,ステップs14において同一と判定される。例えば、図8の101〜106は撮像条件が等しいとすると、設計上は同一線幅のラインパターンであるが,ステップs14にて互いに同一と判定されるのは,102と104,及び,103と105であり、これらは同グループとして纏められる。103と105については、その近傍領域まで含めた範囲を左右反転(180度回転)を行えば,両者同一となる。本ステップs14にて判定された後のデータ構造は,図8の下表のように,各計測位置に対してライブラリ番号(同一と判定されたものには同一の番号)と,回転角の情報が付与されたものとなる。   Here, the pattern position identity determination processing method at the measurement position performed in step s14 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. Measurement positions 101 to 106 indicated by solid lines indicate measurement positions input by the user, and areas indicated by broken lines around each measurement position indicate neighboring areas in which pattern arrangement should be considered. As shown in FIG. 6 described above, the SEM signal waveform changes under the influence of neighboring patterns, but the range in which the influence should be considered is finite. This range depends on the diffusion length of incident electrons as shown in FIG. 5A. This diffusion length varies mainly depending on the acceleration voltage of the incident electrons and the sample material. Therefore, in the present invention, based on the imaging condition (414) and the film material information (410 to 413) input in the GUI of FIG. 7, the range of the neighboring region is calculated with reference to a table created in advance. . If the layout such as the pattern width and the pattern interval is the same and the imaging conditions are the same within the range of the calculated neighborhood area (the area surrounded by the broken lines 101 to 106), it is determined to be the same in step s14. Is done. For example, if the imaging conditions of 101 to 106 in FIG. 8 are the same, they are line patterns having the same line width in design, but it is determined in steps s14 that 102, 104, and 103 are the same. 105, and these are collected as the same group. 103 and 105 are the same if the range including the neighboring area is reversed left and right (rotated 180 degrees). As shown in the lower table of FIG. 8, the data structure after the determination in step s14 is the library number (the same number for those determined to be the same) and rotation angle information for each measurement position. Will be given.

上記したパターンレイアウトの同一性判定ステップs14の後、計算機305では、図1に示す寸法計測フローの通り、計測対象の三次元形状のモデル化ステップs15を実行する。前述のように,モデルベース計測法においては,種々のパターンの断面形状とSEM信号波形の関係を予め電子線シミュレーションにより計算しておく必要がある。従って、本ステップでは,同一性判定ステップs14により同一とされたグループごとに、電子線シミュレーションを行う際に用いる入力断面形状データの作成が実行される。   After the above-described pattern layout identity determination step s14, the computer 305 executes a modeling target three-dimensional shape modeling step s15 as shown in the dimension measurement flow shown in FIG. As described above, in the model-based measurement method, the relationship between the cross-sectional shapes of various patterns and the SEM signal waveform needs to be calculated in advance by electron beam simulation. Therefore, in this step, creation of input cross-sectional shape data used when performing electron beam simulation is executed for each group made identical in the identity determination step s14.

ここで、入力断面形状データの作成方法について、図9を用いて説明する。同図では,図8における計測位置103の場合を例にとって示す。三次元形状は,設計データから得られる平面的なパターンレイアウト情報(パターンサイズ,配置)とユーザからの入力により得られた膜厚情報を用いて計算される。計算されるのは、基準の三次元形状(設計通りの三次元形状)を,所定の変動範囲内で様々に変化させた三次元形状である。図9には三次元形状の一断面(A−A)のうち基準断面形状201と変形断面形状202の一例を示す。変形断面形状202は基準断面形状201の線幅と側壁傾斜角を変化させたものであるが,実際には,図4に示したような,断面形状を表現する種々のパラメータを様々に変化させた三次元形状情報を複数作成する。なお,図4では,パターン高さH,ボトム幅W,側壁傾斜角SWA,ボトムの丸みBR,トップの丸みTRで断面形状を表現しているが,これらのうちの一部を固定してもよいし,複数の台形の積み重ねなど,別の表現方法でもよい。これらのパラメータは適宜追加・削除して用いてもよい。
以上のように,これまで説明した図1に示す寸法計測フローの各ステップ(s10〜s15)は,図10に示すシステムの計算機305で実施され,その結果は,データベース306に格納される。
Here, a method of creating input cross-sectional shape data will be described with reference to FIG. In the figure, the case of the measurement position 103 in FIG. 8 is shown as an example. The three-dimensional shape is calculated using planar pattern layout information (pattern size, arrangement) obtained from design data and film thickness information obtained by input from the user. What is calculated is a three-dimensional shape obtained by variously changing the reference three-dimensional shape (three-dimensional shape as designed) within a predetermined variation range. FIG. 9 shows an example of the reference cross-sectional shape 201 and the modified cross-sectional shape 202 in one cross-section (AA) of the three-dimensional shape. The modified cross-sectional shape 202 is obtained by changing the line width and the side wall inclination angle of the reference cross-sectional shape 201. In practice, however, various parameters representing the cross-sectional shape as shown in FIG. Create multiple 3D shape information. In FIG. 4, the cross-sectional shape is expressed by the pattern height H, bottom width W, side wall inclination angle SWA, bottom roundness BR, and top roundness TR, but some of them may be fixed. It is also possible to use another expression method such as stacking a plurality of trapezoids. These parameters may be added and deleted as appropriate.
As described above, the steps (s10 to s15) of the dimension measurement flow shown in FIG. 1 described so far are performed by the computer 305 of the system shown in FIG. 10 and the result is stored in the database 306.

計測対象の三次元形状のモデル化(s15)の後,図10に示す計算機309では、電子線シミュレーション(モンテカルロシミュレーション)にて,様々な三次元形状に対するSEM信号波形を計算し,形状情報と組み合わせたライブラリの作成が実行される(s16)。本ステップs16では、ステップs14にて同一と判定されたグループごとにライブラリが作成される。シミュレーションにあたって必要な加速電圧などの撮像条件は,図7のGUIにて入力された情報が適用される。なお,三次元形状の情報としては,前記近傍領域をカバーする範囲が必要であるが,SEM信号波形を計算する範囲(シミュレーションにおいて電子を打ち込む範囲)は,計測対象パターンの範囲でよい。例えば,図9において,三次元形状の情報は103の破線内全域について必要であるが,SEM信号波形の計算は210又は211の領域の範囲について行えば良い。様々な断面形状について算出されたSEM信号波形は,計算範囲の断面形状情報(=断面形状を表現するパラメータ群)と組み合わせて記憶され,モデルベース計測を行うためのライブラリとなる。ライブラリには,図8の表に示すように,個別の番号が付与される。   After modeling of the three-dimensional shape to be measured (s15), the computer 309 shown in FIG. 10 calculates SEM signal waveforms for various three-dimensional shapes by electron beam simulation (Monte Carlo simulation) and combines them with shape information. Library creation is executed (s16). In step s16, a library is created for each group determined to be the same in step s14. Information input through the GUI shown in FIG. 7 is applied to imaging conditions such as acceleration voltage required for the simulation. The three-dimensional shape information requires a range that covers the neighboring region, but the range in which the SEM signal waveform is calculated (the range in which electrons are injected in the simulation) may be the range of the measurement target pattern. For example, in FIG. 9, the three-dimensional shape information is necessary for the entire area within the broken line 103, but the SEM signal waveform may be calculated for the area range 210 or 211. SEM signal waveforms calculated for various cross-sectional shapes are stored in combination with cross-sectional shape information (= a group of parameters expressing the cross-sectional shape) in the calculation range, and become a library for performing model-based measurement. Individual numbers are assigned to the libraries as shown in the table of FIG.

本ステップs16は,図10に示す計算機309で実施され,作成されたライブラリはライブラリ番号と共にデータベース307に格納される。なお,電子線シミュレーションには時間がかかるため(例えば,1個のSEM信号波形を計算するのに1時間を要する場合,三次元形状のバリエーション数が100個なら100時間が必要),PCクラスタなどで構成された専用のシステムを設けることが望ましい。   This step s16 is performed by the computer 309 shown in FIG. 10, and the created library is stored in the database 307 together with the library number. Since the electron beam simulation takes time (for example, when one hour is required to calculate one SEM signal waveform, 100 hours are required if the number of variations of the three-dimensional shape is 100). It is desirable to provide a dedicated system composed of

以上の各ステップs10〜s16の後,測長SEM(図10の301,302,303)にて電子線像を取得する(s17)。取得されたSEM像は,データベース308に格納され,計算機310にて,計測位置のグループごとに対応するライブラリを呼び出し、モデルベース計測が実行される(s18)。
なお、モデルベース計測のステップs18は、図11に示すように、測長SEMにて実施するようにしても良い。撮像開始に先立ち,図8の表に従って,データベース307から必要なライブラリを読み出しておき,画像を撮像するつど,通常の寸法計測と合わせてモデルベース計測を実行する。
After each of the above steps s10 to s16, an electron beam image is acquired by a length measurement SEM (301, 302, 303 in FIG. 10) (s17). The acquired SEM image is stored in the database 308, and the computer 310 calls a library corresponding to each group of measurement positions and executes model-based measurement (s18).
Note that the model-based measurement step s18 may be performed by a length measurement SEM as shown in FIG. Prior to the start of imaging, a necessary library is read from the database 307 according to the table of FIG. 8, and model-based measurement is executed together with normal dimension measurement each time an image is captured.

上記した各ステップにより計測された寸法測定結果の出力例を図12に示す。本例は,断面形状を台形でモデル化した場合で,ボトム,ミドル,トップの寸法と,左右の側壁傾斜角(左SWA,右SWA)が出力される。ここで、例えば、従来の寸法計測法の結果(この例ではしきい値法)と,モデルベース計測の結果とを同一画面上で併記することで,ユーザは,計測対象パターンの断面形状と共に,従来の寸法計測法による結果との差異を把握することができる。   An output example of the dimension measurement result measured in each step described above is shown in FIG. In this example, the cross-sectional shape is modeled as a trapezoid, and the dimensions of the bottom, middle, and top and the left and right side wall inclination angles (left SWA, right SWA) are output. Here, for example, by writing together the result of the conventional dimension measurement method (threshold method in this example) and the result of the model base measurement on the same screen, the user can obtain the cross-sectional shape of the measurement target pattern, It is possible to grasp the difference from the result obtained by the conventional dimension measurement method.

上記の通り、本発明によれば,従来のモデルベース計測では考慮されていなかった,パターン密度/配置の情報がライブラリに反映されるため,より高精度な断面形状計測が可能となる。具体的には,従来のモデルベース計測では,図8の表に示したような,ライブラリの使い分けがなされていないことが計測誤差要因となっていたのに対し,本発明では,SEM信号波形に影響が及ぶ範囲のパターンレイアウト情報が考慮されたライブラリが用いられるため,より正確な断面形状の推定が可能となる。   As described above, according to the present invention, pattern density / arrangement information, which has not been taken into consideration in the conventional model-based measurement, is reflected in the library, so that more accurate cross-sectional shape measurement is possible. Specifically, in the conventional model-based measurement, as shown in the table of FIG. 8, the library is not used properly as a measurement error factor, whereas in the present invention, the SEM signal waveform is changed. Since a library that takes into account the pattern layout information in the affected range is used, more accurate cross-sectional shape estimation is possible.

また,本発明によれば,SEM信号波形に影響が及ぶ範囲が自動的に決定されるため,電子線像形成に関する知識がなくとも,パターン密度/配置が異なると信号波形が変化することに起因する計測誤差を生じさせない,適切なライブラリを作成することが可能となり,ひいては,その結果として,正確な断面形状の推定が可能となる。   In addition, according to the present invention, since the range that affects the SEM signal waveform is automatically determined, even if there is no knowledge about electron beam image formation, the signal waveform changes if the pattern density / arrangement is different. Therefore, it is possible to create an appropriate library that does not cause a measurement error, and as a result, it is possible to accurately estimate the cross-sectional shape.

また,本発明によれば,同一システム上にある複数の測長SEM間でライブラリの共通化(ライブラリの使い回し)が可能となるため,多大な時間を要する電子線シミュレーションを,必要最小限の計算コストで実施することが可能となる。   In addition, according to the present invention, since a library can be shared between a plurality of length measuring SEMs on the same system (a library can be reused), an electron beam simulation requiring a great amount of time can be performed to a minimum. It becomes possible to carry out at a calculation cost.

本発明に係る寸法計測フロー及びこれを実施するシステム構成の第二の実施形態について図13及び図14を用いて説明する。
図13に示す通り、計算機305が受け付ける各入力情報(s10〜s13)並びにパターンレイアウトの同一性判定処理ステップ(s14)については実施例1と同様である。本実の形態では,設計データを用いて,パターンレイアウトの同一性の判定を行った後,さらにその設計データを用いて,測長SEMの撮像レシピの自動生成処理が実行される(s19)点で実施例1と相違する。測長SEMにおいて計測対象パターンの電子線像を取得するためには,計測パターンの位置座標以外に,アライメントパターンや,自動焦点検出用パターンの情報が必要である。ステップs19では、設計データを用いて,アライメントや自動焦点検出に適したパターンの自動選択が計算機305で実施され,図14のSEMレシピデータベース304に登録する。測長SEMにて電子線像を取得するステップ(s17)では,データベース304より登録済みの撮像レシピを読み出して実行される。
A dimension measurement flow according to the present invention and a second embodiment of a system configuration for carrying out the same will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 13, the input information (s10 to s13) received by the computer 305 and the pattern layout identity determination processing step (s14) are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, after the pattern layout identity is determined using the design data, the process for automatically generating the imaging recipe of the length measurement SEM is executed using the design data (s19). This is different from the first embodiment. In order to acquire the electron beam image of the measurement target pattern in the length measurement SEM, in addition to the position coordinates of the measurement pattern, information on the alignment pattern and the automatic focus detection pattern is required. In step s19, using the design data, automatic selection of a pattern suitable for alignment and automatic focus detection is performed by the computer 305 and registered in the SEM recipe database 304 of FIG. In the step (s17) of acquiring the electron beam image by the length measurement SEM, the registered imaging recipe is read from the database 304 and executed.

本実施形態では,s10〜s14のステップにおいて,設計データを使用しており,また,撮像レシピに必要な撮像条件もs14で入力済みであるため,併せて,撮像レシピを自動生成すれば効率的といえる。また,レシピ作成が計算機上で行われるため,撮像レシピ作成のために測長SEMを使用する必要がなく,COO(Cost of Ownership)の点でも有利である。
さらにまた,撮像後のSEM画像に設計データを重ね合わせることによって,図15に示すように、(a)SEM像,(b)設計データ,(c)それらの重ね合わせ,(d)計測対象位置1501の推定断面形状,(e)推定断面形状の寸法値、などの出力も可能である。また,SEM像から抽出した輪郭線(図示せず)と重ね合わせることも可能である。
以上、説明した実施例1、実施例2では、計測対象パターンが、単層のラインパターンである例で示したが、図16に示すように下層パターンとの位置関係を考慮することが必要な場合もある。同図において,1601は上層パターン,1602は下層パターンである。この場合、図16に示す寸法計測箇所及びその近傍領域1603・1604のうち、2層が重なる寸法計測箇所1604では、2個の設計データ(上層と下層)が読み込まれるため,ステップs14で実施する同一性判定においては,各層の膜材料も同一性判定の基準とする。
In the present embodiment, design data is used in steps s10 to s14, and the imaging conditions necessary for the imaging recipe are already input in s14. Therefore, it is efficient to automatically generate an imaging recipe. It can be said. Moreover, since the recipe is created on the computer, it is not necessary to use a length measuring SEM for creating the imaging recipe, which is advantageous in terms of COO (Cost of Ownership).
Furthermore, by superimposing design data on the captured SEM image, as shown in FIG. 15, (a) SEM image, (b) design data, (c) superimposition thereof, (d) measurement target position It is also possible to output an estimated sectional shape 1501, (e) a dimension value of the estimated sectional shape, and the like. It is also possible to superimpose with a contour line (not shown) extracted from the SEM image.
As described above, in the first and second embodiments described above, the measurement target pattern is a single-layer line pattern. However, it is necessary to consider the positional relationship with the lower layer pattern as shown in FIG. In some cases. In the figure, 1601 is an upper layer pattern and 1602 is a lower layer pattern. In this case, two design data (upper layer and lower layer) are read in the dimension measurement location 1604 where two layers overlap among the dimension measurement location shown in FIG. 16 and its neighboring areas 1603 and 1604, and this is performed in step s14. In determining identity, the film material of each layer is also used as a criterion for determining identity.

また、図17には,計測対象パターンがホールまたはピラー(円柱)の場合のライブラリの作成方法を示す。これらのパターンは設計データ上では矩形であるが,図7に示すGUIのパターン種欄407においてホールないしピラーが選択された場合は,ステップs15において三次元形状をモデル化する際は,ホールならば円形の凹パターンと,ピラーならば円形の凸パターンとする。   FIG. 17 shows a library creation method when the measurement target pattern is a hole or a pillar (column). Although these patterns are rectangular in the design data, if holes or pillars are selected in the GUI pattern type column 407 shown in FIG. A circular concave pattern and, if a pillar, a circular convex pattern.

また、図18は,三次元形状が単純なラインやホールでは表現できないような場合である。図8の計測位置106がこの場合に相当する。図18の例では,近傍範囲に,計測対象であるラインパターン部1802と,非計測対象である張り出した部位1803が含まれる。こうしたケースにおいて,非計測対象部位の形状様々に変化した場合もライブラリに含めようとすると,計算すべきSEM波形の個数が二乗倍程度に増加してしまうため(例えば,計測対象部位の形状バリエーションと非計測対象部位の形状バリエーションがそれぞれN個とすると,近傍範囲内での形状バリエーションはN×N個となる)計測対象部位のみ形状を変化させるようにする。   FIG. 18 shows a case where the three-dimensional shape cannot be expressed by simple lines or holes. The measurement position 106 in FIG. 8 corresponds to this case. In the example of FIG. 18, a line pattern portion 1802 that is a measurement target and an overhanging portion 1803 that is a non-measurement target are included in the vicinity range. In such a case, the number of SEM waveforms to be calculated will increase by about a factor of 2 if the library also includes the case where the shape of the non-measurement target region changes in various ways (for example, the shape variation of the measurement target region and If there are N shape variations of the non-measurement target parts, the shape variation within the vicinity range is N × N). Only the measurement target part is changed in shape.

以上、本発明者によってなされた発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々偏向可能であることはいうまでもない。   Although the present invention has been specifically described above based on the embodiments of the invention made by the present inventors, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Not too long.

また、上記した本願において開示した発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に纏めれば、以下の通りである。
(1)本発明によれば,必要十分な領域範囲内でのパターン密度/配置の情報がライブラリに反映されるため,従来のモデルベース計測法の問題点であった,パターン形状が同じであっても,パターン密度/配置が異なると信号波形が変化することに起因する計測誤差が改善され,パターン密度/配置によらず,計測バイアスが低減可能となる。また,より正確なパターンの三次元形状計測が可能となる。
(2)また,本発明によれば,周囲パターンの存在状況を考慮すべき領域が自動的に決定されるため,電子線像形成に関する知識がなくとも,パターン密度/配置が異なると信号波形が変化することに起因する計測誤差を生じさせない,適切なライブラリを作成することが可能となる。
(3)また,本発明によれば,ライブラリの共通化(ライブラリの使い回し)が可能となるため,多大な時間を要する電子線シミュレーションの重複がなくなることで,より短時間でライブラリを作成することが可能となる。
Further, the effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application can be summarized as follows.
(1) According to the present invention, the pattern density / placement information within the necessary and sufficient area range is reflected in the library, so the pattern shape is the same as the problem of the conventional model-based measurement method. However, if the pattern density / arrangement is different, the measurement error due to the change of the signal waveform is improved, and the measurement bias can be reduced regardless of the pattern density / arrangement. In addition, more accurate three-dimensional shape measurement of the pattern is possible.
(2) In addition, according to the present invention, since the region that should consider the existence status of the surrounding pattern is automatically determined, even if there is no knowledge about electron beam image formation, if the pattern density / arrangement differs, It is possible to create an appropriate library that does not cause measurement errors due to changes.
(3) Further, according to the present invention, since the library can be shared (reuse of the library), it is possible to create a library in a shorter time by eliminating duplication of electron beam simulation that requires a lot of time. It becomes possible.

s10〜s19・・・寸法計測の各ステップ
101〜106・・・計測位置
201、202・・・モデル化された三次元形状の断面
301〜310・・・寸法計測システムの構成要素
401〜414・・・GUIの構成要素
501〜502・・・上層パターンと下層パターン
503〜504・・・寸法計測箇所
601、602・・・SEM信号波形
603・・・孤立ラインパターン
604・・・ライン&スペースパターン
901・・・電子銃
902・・・収束レンズ
903・・・偏向器
904・・・対物レンズ
905・・・検出器
906・・・制御装置
907・・・CRT
920・・・二次電子
930・・・パターン
s10 to s19: Steps 101 to 106 of dimension measurement ... Measurement positions 201, 202 ... Modeled three-dimensional cross sections 301 to 310 ... Components 401 to 414 of the dimension measurement system. .. GUI components 501 to 502... Upper layer pattern and lower layer patterns 503 to 504... Dimension measurement points 601, 602... SEM signal waveform 603... Isolated line pattern 604. 901 ... Electron gun 902 ... Converging lens 903 ... Deflector 904 ... Objective lens 905 ... Detector 906 ... Control device 907 ... CRT
920 ... Secondary electrons 930 ... Pattern

Claims (8)

半導体パターンの計測方法であって、
入力された設計データに基づいて指定された複数の計測位置各々について周辺のパターン配置を考慮すべき近傍領域を算出するステップと、
前記算出された複数の計測位置各々の近傍領域を含む範囲内のパターン配置に基づいて、前記複数の計測位置のパターン配置の同一性を判定し、同一と判定された計測位置ごとにグループ化して分類するステップと、
前記分類された計測位置のグループごとに、前記設計データから断面形状情報を取得してライブラリを作成するステップと、
前記分類された計測位置のグループごとにSEM信号波形を取得し、前記取得したSEM信号波形と前記作成されたライブラリを用いてモデルベース計測を実行し、前記複数の計測位置各々の断面形状を推定するステップと、
を有することを特徴とする半導体パターンの計測方法。
A method for measuring a semiconductor pattern,
Calculating a neighborhood area in which a surrounding pattern arrangement should be considered for each of a plurality of measurement positions designated based on input design data;
Based on the pattern arrangement within the range including the vicinity area of each of the plurality of measurement positions calculated, the identity of the pattern arrangement of the plurality of measurement positions is determined and grouped for each measurement position determined to be the same. A step of classification;
For each group of the classified measurement positions, obtaining a cross-sectional shape information from the design data to create a library;
An SEM signal waveform is acquired for each group of the classified measurement positions, model-based measurement is performed using the acquired SEM signal waveform and the created library, and a cross-sectional shape of each of the plurality of measurement positions is estimated. And steps to
A method for measuring a semiconductor pattern, comprising:
請求項1記載の半導体パターンの計測方法であって、
さらに、前記設計データに基づいて、前記SEM信号波形を取得するためのレシピを生成するステップを有し、
前記SEM信号波形の取得は前記生成されたレシピに基づいて実行されることを特徴とする半導体パターンの計測方法。
A semiconductor pattern measuring method according to claim 1,
Further, the method includes a step of generating a recipe for acquiring the SEM signal waveform based on the design data,
The method for measuring a semiconductor pattern, wherein the acquisition of the SEM signal waveform is executed based on the generated recipe.
請求項1記載の半導体パターンの計測方法であって、
前記設計データには前記計測位置のパターンの材料及び厚さの情報を含むことを特徴とする半導体パターンの計測方法。
A semiconductor pattern measuring method according to claim 1,
The method of measuring a semiconductor pattern, wherein the design data includes information on the material and thickness of the pattern at the measurement position.
計測対象パターンの電子線信号波形を予め作成しておいた試料の断面形状と電子線信号波形とを関連づけるライブラリに当てはめることによって,試料の断面形状を推定する半導体パターンの計測方法であって,
上記計測対象パターンの位置を設計データ上で指定するステップと,
入射電子線の内部拡散長に基づいて,パターン配置を考慮すべき近傍領域のx方向のサイズxsとy方向のサイズysを自動決定するステップと,
上記計測対象パターンの位置を中心とするxs×ysの領域内について,設計データを用いて,基準三次元形状,及び,予め定めた予想変動範囲で基準三次元形状を様々に変化させた三次元形状情報を数値データでモデル化するパターン形状モデル化のステップと,
上記モデル化された三次元形状情報を電子線シミュレータに入力して模擬電子線信号波形を生成し,模擬電子線信号波形と形状情報と組み合わせてライブラリとして記憶しておくライブラリ作成のステップとを有することを特徴とする半導体パターンの計測方法。
A semiconductor pattern measurement method for estimating a cross-sectional shape of a sample by applying the electron beam signal waveform of a measurement target pattern to a library that correlates the cross-sectional shape of the sample with the electron beam signal waveform,
Designating the position of the measurement target pattern on the design data;
Automatically determining a size xs in the x direction and a size ys in the y direction of a neighboring region in which pattern arrangement should be considered based on the internal diffusion length of the incident electron beam;
For the xs × ys area centered on the position of the measurement target pattern, using the design data, the reference three-dimensional shape and the three-dimensional shape in which the reference three-dimensional shape is variously changed within a predetermined expected variation range. A pattern shape modeling step for modeling shape information with numerical data;
A step of creating a library that inputs the modeled three-dimensional shape information to an electron beam simulator to generate a simulated electron beam signal waveform, and stores the simulated electron beam signal waveform and the shape information in combination as a library; A method for measuring a semiconductor pattern.
計測対象パターンの電子線信号波形を予め作成しておいた試料の断面形状と電子線信号波形とを関連づけるライブラリに当てはめることによって,試料の断面形状を推定する半導体パターンの計測方法であって,
上記計測対象パターンの位置を設計データ上で指定するステップと,
設計データを用いて計測対象パターンの電子線像取得用レシピを自動作成するステップと,
入射電子線の内部拡散長に基づいて,パターン配置を考慮すべき近傍領域のx方向のサイズxsとy方向のサイズysを自動決定するステップと,
上記計測対象パターンの位置を中心とするxs×ysの領域内について,設計データを用いて,基準三次元形状,及び,予め定めた予想変動範囲で基準三次元形状を様々に変化させた三次元形状情報を数値データでモデル化するパターン形状モデル化のステップと,
上記モデル化された三次元形状情報を電子線シミュレータに入力して模擬電子線信号波形を生成し,模擬電子線信号波形と形状情報と組み合わせてライブラリとして記憶しておくライブラリ作成のステップとを有することを特徴とする半導体パターンの計測方法。
A semiconductor pattern measurement method for estimating a cross-sectional shape of a sample by applying the electron beam signal waveform of a measurement target pattern to a library that correlates the cross-sectional shape of the sample with the electron beam signal waveform,
Designating the position of the measurement target pattern on the design data;
A step of automatically creating a recipe for acquiring an electron beam image of a pattern to be measured using design data;
Automatically determining a size xs in the x direction and a size ys in the y direction of a neighboring region in which pattern arrangement should be considered based on the internal diffusion length of the incident electron beam;
For the xs × ys area centered on the position of the measurement target pattern, using the design data, the reference three-dimensional shape and the three-dimensional shape in which the reference three-dimensional shape is variously changed within a predetermined expected variation range. A pattern shape modeling step for modeling shape information with numerical data;
A step of creating a library that inputs the modeled three-dimensional shape information to an electron beam simulator to generate a simulated electron beam signal waveform, and stores the simulated electron beam signal waveform and the shape information in combination as a library; A method for measuring a semiconductor pattern.
請求項4又は5記載の半導体パターンの計測方法であって、
前記パターン形状モデル化のステップでは,基準三次元形状と予想変動範囲で基準三次元形状を様々に変化させた三次元形状情報を数値データでモデル化するのに先立ち,設計データを用いた,計測対象パターン間の前記パターン配置を考慮すべき近傍領域内でのパターン配置の同一性判定を行い,同一と判定された計測対象パターンは共通の三次元形状情報を割り当てて,上記共通の三次元形状情報を電子線シミュレータに入力して模擬電子線信号波形を生成し,上記共通の三次元形状情報と組み合わせて,共通のライブラリとして記憶することを特徴とする半導体パターンの計測方法。
A semiconductor pattern measuring method according to claim 4 or 5,
In the pattern shape modeling step, measurement is performed using design data prior to modeling the reference three-dimensional shape and the three-dimensional shape information obtained by variously changing the reference three-dimensional shape within the expected variation range with numerical data. The pattern arrangement identity in the neighboring area where the pattern arrangement between the target patterns should be considered is determined, and the common three-dimensional shape information is assigned to the measurement target patterns determined to be the same by assigning common three-dimensional shape information. A method for measuring a semiconductor pattern, comprising: inputting information to an electron beam simulator to generate a simulated electron beam signal waveform; and storing the information as a common library in combination with the common three-dimensional shape information.
請求項4又は5記載の半導体パターンの計測方法であって、
前記パターン配置を考慮すべき近傍領域のサイズを決定するステップでは,さらに,電子線像の撮像条件を指定する過程を有し,該撮像条件における入射電子線の内部拡散長に基づいてパターン配置を考慮すべき近傍領域のサイズを決定することを特徴とする半導体パターンの計測方法。
A semiconductor pattern measuring method according to claim 4 or 5,
The step of determining the size of the neighboring region that should take into account the pattern arrangement further includes a step of designating an imaging condition of the electron beam image, and the pattern arrangement is performed based on the internal diffusion length of the incident electron beam in the imaging condition. A method for measuring a semiconductor pattern, comprising: determining a size of a neighboring region to be considered.
請求項4又は5記載の半導体パターンの計測方法であって、
前記計測対象パターンの位置を設計データ上で指定するステップでは,さらに,パターンと基板の膜材料と膜厚の情報を入力するステップを有し,
前記パターン形状モデル化のステップでは,上記膜材料と膜厚の情報を用いてパターン形状をモデル化することを特徴とする半導体パターンの計測方法。
A semiconductor pattern measuring method according to claim 4 or 5,
The step of designating the position of the measurement target pattern on the design data further includes a step of inputting information on the pattern, the film material of the substrate, and the film thickness.
In the pattern shape modeling step, the pattern shape is modeled using the information on the film material and the film thickness, and the semiconductor pattern measuring method is characterized in that:
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