JP2011135022A - System and method for creating alignment data - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走査型電子顕微鏡で使用する撮像レシピを作成する際のユーザの負担を軽減する技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing a burden on a user when creating an imaging recipe for use in a scanning electron microscope.
半導体ウェーハ上のデバイスパターン又は配線パターンは、一般に以下に示す手順により形成される。まず、半導体ウェーハの表面にレジストと呼ばれる塗布材を塗布する。次に、レジスト上にパターン形状に加工された露光用マスク(レチクル)を重ねるように配置し、可視光線、紫外線などで露光する。この後、レジストに形成された感光パターンに基づいて所定のパターンを半導体ウェーハの表面に形成する。 A device pattern or wiring pattern on a semiconductor wafer is generally formed by the following procedure. First, a coating material called a resist is applied to the surface of the semiconductor wafer. Next, an exposure mask (reticle) processed into a pattern shape is placed on the resist so as to overlap, and exposed with visible light, ultraviolet light, or the like. Thereafter, a predetermined pattern is formed on the surface of the semiconductor wafer based on the photosensitive pattern formed on the resist.
ところで、これらの手順により形成されるパターンの形状は、照射する電子線の強度や絞りにより変化する。このため、高精度のパターンを形成するには、パターンの出来栄えを検査する必要がある。この検査には、測長走査型電子顕微鏡(Critical Dimension Scanning Electron Microscope:CD−SEM)が広く用いられる。一般には、検査を要する半導体パターン上の任意の評価ポイントの画像をCD−SEMで観察し、その観察画像からパターンの幅の寸法や形状データを取得することにより、パターンの出来栄えを評価する。 By the way, the shape of the pattern formed by these procedures varies depending on the intensity of the irradiated electron beam and the aperture. For this reason, in order to form a highly accurate pattern, it is necessary to inspect the quality of the pattern. For this inspection, a critical dimension scanning electron microscope (CD-SEM) is widely used. In general, an image of an arbitrary evaluation point on a semiconductor pattern that requires inspection is observed with a CD-SEM, and the pattern width and shape data are acquired from the observed image, thereby evaluating the quality of the pattern.
CD−SEMにより半導体ウェーハに形成されたパターンの形状を評価するには、評価ポイントの位置、倍率、画質を指定するレシピの作成が必要である。従来、レシピはCD−SEMで作成されていたが、近年の高集積化に伴う評価ポイントの大幅な増加により、最近ではCADデータよりレシピを自動生成する手法が主流となりつつある。 In order to evaluate the shape of the pattern formed on the semiconductor wafer by the CD-SEM, it is necessary to create a recipe that specifies the position, magnification, and image quality of the evaluation point. Conventionally, recipes have been created by CD-SEM. However, due to a significant increase in evaluation points due to recent high integration, techniques for automatically generating recipes from CAD data are becoming mainstream recently.
ところで、リソグラフィ工程では、半導体ウェーハの露光領域を複数のショットに分割し、各ショットの対応領域にレチクルを重ねて露光する手法が採用される。露光時には、半導体ウェーハの各ショット領域に設けられた位置合わせマーク(アライメントマーク)を使用し、半導体ウェーハとレチクル間で高精度の位置合せを実現している。 By the way, in the lithography process, a method is adopted in which an exposure area of a semiconductor wafer is divided into a plurality of shots, and a reticle is exposed on the corresponding area of each shot. At the time of exposure, alignment marks (alignment marks) provided in each shot area of the semiconductor wafer are used to achieve highly accurate alignment between the semiconductor wafer and the reticle.
一方、CADデータから作成したレシピをCD−SEMで実行する場合、半導体ウェーハの原点ずれや半導体ウェーハの回転ずれにより、CADデータとSEM像との間に位置ずれが発生する可能性がある。そこで、位置ずれを補正するため、CADデータからアライメントマーク周辺の画像データを切り出して作成したデザイン(Design)テンプレートをCD−SEMに転送し、CD−SEMで光学的に撮像されるOM像とマッチングする手法が用いられる。 On the other hand, when a recipe created from CAD data is executed by a CD-SEM, there is a possibility that a positional deviation occurs between the CAD data and the SEM image due to a deviation of the origin of the semiconductor wafer or a rotational deviation of the semiconductor wafer. Therefore, in order to correct misalignment, a design template created by cutting out image data around the alignment mark from CAD data is transferred to a CD-SEM and matched with an OM image optically imaged by the CD-SEM. Is used.
ところで、アライメントマークは、半導体素子には使用されないパターンである。従って、半導体ウェーハを素子形成用として有効利用する観点から、アライメントマークは、素子形成領域以外のスクライブ領域に形成される。スクライブ領域は、素子形成領域を分離する領域である。露光時には、隣接する複数のショットのスクライブ部同士が互いに重なり合うように位置決めし、その重ね合わせ領域に、複数のショットに分割配置された互いに異なる形状の部分パターンの合成像をアライメントマークとして完成させることにより、完成されたアライメントマークの形状から各ショットの位置ずれを調べる手法が採用されている。 By the way, the alignment mark is a pattern that is not used for a semiconductor element. Therefore, from the viewpoint of effectively using the semiconductor wafer for element formation, the alignment mark is formed in a scribe region other than the element formation region. The scribe region is a region that separates the element formation region. At the time of exposure, positioning is performed so that scribe portions of a plurality of adjacent shots overlap each other, and a composite image of partial patterns of different shapes divided and arranged in a plurality of shots is completed as an alignment mark in the overlapping region. Thus, a method of examining the positional deviation of each shot from the shape of the completed alignment mark is employed.
しかし、従来手法では、1つのアライメントマークが複数のショットに分割配置された部分パターンの合成パターンとして作成される場合(以下、「1つのアライメントマークが複数のショットに跨って作成される場合」ともいう。)にも、1ショット分のCADデータのみに基づいてレシピを作成する。すなわち、重複的に露光される他のショットのCADデータを考慮せずにレシピを作成する。このため、デザインテンプレートとして、正確なアライメントマークの表示が不可能であった。また、同様の理由により、CADデータを参照してグローバルアライメント点を登録することができなかった。仮に、グローバルアライメント点の座標が既知であり、グローバルアライメント点を登録できたとしても、デザインテンプレートに対応する正確なアライメントマークをCADデータから形成することができなかった。このため、デザインテンプレートとCD−SEMで光学的に撮像されたOM像との差異が大きく、マッチング精度が低下する問題があった。 However, in the conventional method, when one alignment mark is created as a composite pattern of partial patterns divided and arranged in a plurality of shots (hereinafter referred to as “one alignment mark is created across a plurality of shots”). Also, a recipe is created based only on CAD data for one shot. That is, a recipe is created without considering CAD data of other shots that are exposed in duplicate. For this reason, it is impossible to display an accurate alignment mark as a design template. For the same reason, the global alignment point cannot be registered with reference to the CAD data. Even if the coordinates of the global alignment point are known and the global alignment point can be registered, an accurate alignment mark corresponding to the design template cannot be formed from the CAD data. For this reason, there is a problem that the difference between the design template and the OM image optically captured by the CD-SEM is large, and the matching accuracy is lowered.
この問題を解決する手法の一つとして、ユーザ自身が画像編集ソフトなどを使用して、1つのアライメントマークに関連する複数のショットの複数のCADデータから対応するデータ像をそれぞれ事前に切り出して合成し、デザインテンプレートを作成する方法が考えられる。しかし、この方法は、CADデータに対する編集作業をユーザ自身が行わなければならず、全てのグローバルアライメント点を作成するこは、手間がかかり現実的でない。また、従来手法では、グローバルアライメント点の登録の際に、ユーザ自身がCADデータを参照し、目標とする座標値を直接入力する必要があった。 As one of the methods for solving this problem, the user himself / herself uses image editing software or the like to cut out and synthesize corresponding data images from a plurality of CAD data of a plurality of shots related to one alignment mark. Then, a method of creating a design template can be considered. However, this method requires the user himself to edit the CAD data, and creating all the global alignment points is laborious and impractical. Further, in the conventional method, when the global alignment point is registered, the user himself / herself has to refer to the CAD data and directly input a target coordinate value.
本発明は、重複露光時に1つのアライメントマークを構成する部分パターンが複数のショットに分割されている場合に、各アライメントマークに関連する複数のショットのCADデータを相互の位置関係に応じて合成し、アライメントマークの完成形を含む合成CADデータを自動的に作成する方法を提案する。 In the present invention, when a partial pattern constituting one alignment mark is divided into a plurality of shots at the time of overlapping exposure, CAD data of a plurality of shots related to each alignment mark is synthesized according to the mutual positional relationship. A method of automatically creating synthetic CAD data including a completed alignment mark is proposed.
本発明により、重複露光時に1つのアライメントマークを構成する部分パターンが複数のショットに分割されている場合でも、ユーザの負担無しにアライメントマークの完成形を含む合成CADデータを自動的に作成できる。 According to the present invention, even when a partial pattern constituting one alignment mark is divided into a plurality of shots at the time of overlapping exposure, synthetic CAD data including a completed alignment mark can be automatically created without burden on the user.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、後述する装置構成や処理動作の内容は一例であり、実施の形態と既知の技術との組み合わせや置換により他の実施の形態を実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the content of the apparatus configuration and processing operation to be described later is merely an example, and other embodiments can be realized by combining or replacing the embodiments with known techniques.
(基本情報)
半導体ウェーハ上に配線パターンを形成する場合、以下に示す処理が順番に実行される。まず、半導体ウェーハの表面にレジストと呼ばれる塗布材が塗布され、その上に配線パターンに対応する露光用マスク(レチクル)が重ねるように配置される。その後、レチクルの上方から可視光線、紫外線又は電子ビームを照射してレジストを感光し、感光パターンと非感光パターンを形成する。この後、形成されたパターンに基づいて半導体ウェーハの表面を加工し、配線パターンを形成する。
(Basic information)
When forming a wiring pattern on a semiconductor wafer, the following processes are executed in order. First, a coating material called a resist is applied to the surface of a semiconductor wafer, and an exposure mask (reticle) corresponding to the wiring pattern is placed thereon so as to overlap. Thereafter, the resist is exposed by irradiating visible light, ultraviolet rays or electron beams from above the reticle to form a photosensitive pattern and a non-photosensitive pattern. Thereafter, the surface of the semiconductor wafer is processed based on the formed pattern to form a wiring pattern.
形成された配線パターンの形状は、照射する可視光線、紫外線又は電子ビームの強度や絞りにより変化する。このため、高精度の配線パターンを形成するには、パターンの出来栄えを検査する必要がある。 The shape of the formed wiring pattern changes depending on the intensity or aperture of the visible light, ultraviolet light, or electron beam to be irradiated. For this reason, in order to form a highly accurate wiring pattern, it is necessary to inspect the quality of the pattern.
この検査には、CD−SEMが用いられる。通常、測定を要する半導体パターン上の危険ポイントを、評価ポイント(以下、「EP」という。)としてCD−SEMで観察し、その観察画像からパターンの配線幅等の各種寸法値を計測する。ユーザは、計測された寸法値に基づいてパターンの出来栄えを評価する。 A CD-SEM is used for this inspection. Usually, a critical point on a semiconductor pattern that requires measurement is observed with a CD-SEM as an evaluation point (hereinafter referred to as “EP”), and various dimension values such as a wiring width of the pattern are measured from the observed image. The user evaluates the quality of the pattern based on the measured dimension value.
EPを位置ずれなく、かつ、高画質で撮像するには、アドレッシングポイント(以下、「AP」という。)、オートフォーカスポイント(以下、「AF」という。)、オートスティグマポイント(以下、「AST」という。)、又はオートブライトネス・コントラストポイント(以下、「ABCC」という。)の一部又は全ての撮像ポイントを設定し、それぞれの撮像ポイントにおいてアドレッシング、オートフォーカス調整、オートスティグマ調整、オートブライトネス・コントラスト調整等を実行する。 In order to capture an EP in a high quality without misalignment, an addressing point (hereinafter referred to as “AP”), an autofocus point (hereinafter referred to as “AF”), an auto stigma point (hereinafter referred to as “AST”). Or a part or all of imaging points of auto brightness / contrast points (hereinafter referred to as “ABCC”), and addressing, auto focus adjustment, auto stigma adjustment, auto brightness / contrast are set at each imaging point. Make adjustments.
アドレッシング時における撮像位置のずれ量は、事前に登録テンプレートとして登録された座標既知のAPにおけるSEM画像と、実際の撮像シーケンスにおいて観察されたSEM画像(実撮像テンプレート)とのマッチングによる位置ずれ量として推定する。 The amount of displacement of the imaging position at the time of addressing is the amount of displacement due to matching between the SEM image of the AP with known coordinates registered in advance as a registered template and the SEM image (actual imaging template) observed in the actual imaging sequence. presume.
以下、EP、AP、AFC、AST、ABCCをまとめて撮像ポイントと呼ぶ。また、撮像ポイントの一部又は全てを含むポイントの座標、サイズ・形状、撮像シーケンス、撮像条件、登録テンプレートは、撮像レシピとして管理される。 Hereinafter, EP, AP, AFC, AST, and ABCC are collectively referred to as an imaging point. Also, the coordinates, size / shape, imaging sequence, imaging conditions, and registered template of points including part or all of the imaging points are managed as imaging recipes.
従来、撮像レシピの生成は、オペレータ自身が手動で行っており、多大な労力と時間を要している。また、各撮像ポイントの決定や登録テンプレートの撮像レシピへの登録には、実際に半導体ウェーハを低倍率で撮像する必要があり、撮像レシピの生成がSEMの稼働率低下の一因となっている。更に、パターンの微細化に伴うOPC(Optical Proximity Correction)技術等の導入により、評価を要するEPの点数は爆発的に増加し、撮像レシピのマニュアル生成は非現実的になりつつある。 Conventionally, generation of an imaging recipe is manually performed by an operator himself, which requires a lot of labor and time. In addition, it is necessary to actually image a semiconductor wafer at a low magnification in order to determine each imaging point and register a registration template in an imaging recipe, and the generation of the imaging recipe is a cause of a decrease in the operating rate of the SEM. . Furthermore, with the introduction of OPC (Optical Proximity Correction) technology associated with pattern miniaturization, the number of EPs that require evaluation has increased explosively, and manual creation of imaging recipes is becoming unrealistic.
そこで、低倍率視野での半導体ウェーハ上のパターンの設計情報である回路設計データ(以下、「CADデータ(Computer Aided Design)」という。)に基づいて、EPを観察するための撮像パラメータやAPテンプレート等を登録する半導体検査システムの適用が望まれている。ここで、撮像パラメータには、撮像ポイント(AP、AFC、AST、ABCC)の(a1)点数、(a2)座標、(a3)サイズ・形状、(a4)撮像シーケンス(EPや撮像ポイントの撮像順序、電子ビーム垂直入射座標を含む。)、(a5)撮像位置変更方法(ステージシフト、ビームシフト)、(a6)撮像条件(プローブ電流、加速電圧、電子ビームのスキャン方向など)、(a7)撮像シーケンス又はテンプレートの評価値又は優先順位の一部又は全ての撮像パラメータを含む。 Therefore, based on circuit design data (hereinafter referred to as “CAD data (Computer Aided Design)”), which is pattern design information on a semiconductor wafer in a low magnification field of view, imaging parameters and AP templates for observing EPs Application of a semiconductor inspection system for registering etc. is desired. Here, the imaging parameters include (a1) number of points (AP, AFC, AST, ABCC), (a2) coordinates, (a3) size / shape, (a4) imaging sequence (imaging order of EP and imaging points) Electron beam normal incidence coordinates), (a5) imaging position changing method (stage shift, beam shift), (a6) imaging conditions (probe current, acceleration voltage, electron beam scanning direction, etc.), (a7) imaging Includes some or all imaging parameters of sequence or template evaluation values or priorities.
この半導体検査システムでは、入力情報として、(b1)評価ポイント情報としてのEPの座標、サイズ・形状、撮像条件、(b2)設計パターン情報としてのEP周辺のCADデータ(レイヤー情報を含む。)、マスクデータのパターン抜き残し情報、パターンの線幅情報、撮像するウェーハの品種、工程、パターンや下地の材質情報、(b3)撮像レシピ自動生成エンジンの処理パラメータとしての撮像ポイント(AP、AF、AST、ABCC)の探索範囲、撮像ポイントが満たすべき選択要素指標値の必要条件(指標値の閾値等で与えられる。)、選択要素指標優先順位(指標値間の重み等で与えられる。)、撮像ポイントとして選択してはならない禁止領域、設計パターンと実パターンとの形状乖離推定量、装置条件(ステージシフト範囲、ステージシフト/ビームシフト推定誤差)、(b4)ユーザ要求仕様としての各撮像ポイントに対する撮像位置の要求位置決め精度、要求画質(フォーカス調整、スティグマ調整、ブライトネス・コントラスト調整、コンタミネーションに関する要求やEPにおける許容電子ビーム入射角に関する要求を含む。)、要求撮像時間、(b5)履歴情報(過去に成功したまたは失敗した撮像ポイントの情報等)の何れかを含むようにした。 In this semiconductor inspection system, (b1) EP coordinates, size / shape, and imaging conditions as evaluation point information, (b2) CAD data (including layer information) around the EP as design pattern information, as input information. Pattern removal information of mask data, pattern line width information, type of wafer to be imaged, process, pattern and base material information, (b3) imaging points (AP, AF, AST) as processing parameters of the imaging recipe automatic generation engine , ABCC) search range, necessary condition of the selection element index value to be satisfied by the imaging point (given by a threshold value of the index value, etc.), selection element index priority (given by weight between index values, etc.), imaging. Prohibited areas that must not be selected as points, estimated amount of shape divergence between design patterns and actual patterns, equipment conditions (stage simulation) (B4) Estimated error of stage shift / beam shift), (b4) Required positioning accuracy of imaging position for each imaging point as user-specified specifications, required image quality (focus adjustment, stigma adjustment, brightness / contrast adjustment, contamination requirements, etc. Including a request regarding an allowable electron beam incident angle in EP), a required imaging time, and (b5) history information (information on imaging points that have succeeded or failed in the past).
更に、前述した入力情報(b1)〜(b5)に加え、前述した出力情報(撮像パラメータ)(a1)〜(a7)の一部の値又はデフォルト値・設定可能範囲を入力情報とするようにした。すなわち、前述した出力情報(a1)〜(a7)と入力情報(b1)〜(b5)から任意のパラメータの組み合わせを入力情報とし、前述した出力情報(a1)〜(a7)の任意のパラメータの組み合わせを出力情報として記録する機能を有する。 Further, in addition to the input information (b1) to (b5) described above, a part of the output information (imaging parameters) (a1) to (a7) described above or a default value / settable range is set as the input information. did. That is, any combination of parameters from the output information (a1) to (a7) and the input information (b1) to (b5) described above is used as input information, and the arbitrary parameters of the output information (a1) to (a7) described above are set. It has a function of recording the combination as output information.
一方で、CD−SEMを用いて半導体ウェーハ上の複数の測長ポイントを順次撮像する際に使用する撮像レシピを生成する場合、以下のような課題が考えられる。まず、EPにおける半導体パターンの出来栄えを検査するためには、EPを撮像するための撮像レシピを作成しなければならないが、半導体パターンの微細化に伴い検査を要するEPの点数が増大し、撮像レシピの生成に膨大な労力と時間が必要とされている。なお、撮像レシピの自動生成に関する文献も見受けられるが、EP座標、サイズ、撮像条件等に関しては、SEMオペレータの手動作業が前提とされており、SEMオペレータの作業時間の低減には至っていない。 On the other hand, when generating an imaging recipe used when sequentially imaging a plurality of measurement points on a semiconductor wafer using a CD-SEM, the following problems are conceivable. First, in order to inspect the performance of the semiconductor pattern in the EP, an imaging recipe for imaging the EP must be created. However, as the semiconductor pattern becomes finer, the number of EPs that require inspection increases, and the imaging recipe An enormous amount of labor and time is required to generate Although there are documents related to the automatic generation of imaging recipes, the EP coordinates, size, imaging conditions, etc. are premised on the manual operation of the SEM operator, and the work time of the SEM operator has not been reduced.
続いて、予め観察箇所が指定されたデバイスに基づいて、CD−SEMのスループットを向上するために、撮像レシピに登録するEPを電気特性解析が可能な範囲で網羅的に配置する技術を説明する。予め観察箇所が指定されたデバイスに基づいて、EP(測定のためのFOV)を設定する手法の具体例は以下の通りである。 Next, a technique for exhaustively arranging EPs to be registered in the imaging recipe within a range where electrical characteristic analysis is possible in order to improve the throughput of the CD-SEM based on a device whose observation location is specified in advance will be described. . A specific example of a technique for setting an EP (FOV for measurement) based on a device whose observation location is specified in advance is as follows.
(i)レシピ作成方法においては、CADデータ上に予め観察箇所が選択されたデバイスに基づいてEPを観察するための撮像レシピを生成する。その出力情報として、EPを観察するための撮像範囲(FOV)がデバイス形状を全て包含する評価ポイントEPの(a1)座標(位置)、(a2)点数、(a3)サイズ・形状を自動算出し、撮像レシピに登録する。 (I) In the recipe creation method, an imaging recipe for observing an EP is generated based on a device whose observation location is previously selected on CAD data. As the output information, (a1) coordinates (position), (a2) number of points, (a3) size and shape of the evaluation point EP in which the imaging range (FOV) for observing the EP includes all device shapes are automatically calculated. And register in the imaging recipe.
(ii)入力情報は、(b1)測長ポイント情報として、デバイス構成情報(座標、接続情報、図形情報)、輪郭線抽出パラメータ、(b2)ユーザ要求仕様として、デフォルトとしてのEPサイズ、(b3)EPサイズの最適化有無等を任意のパラメータの組み合わせを入力情報とし、前述した(a1)〜(a3)の任意のパラメータの組み合わせを出力情報とする。 (Ii) Input information includes: (b1) device configuration information (coordinates, connection information, graphic information), contour extraction parameters as length measurement point information, (b2) EP size as default as user request specification, (b3 ) Whether or not the EP size is optimized is a combination of arbitrary parameters as input information, and the combination of any of the parameters (a1) to (a3) described above is output information.
前述した具体例の適用により、以下のような効果が得られる。
(i)回路動作上、高い信号伝送精度が要求されるためにパターンの仕上がりに要求される精度が厳しい高ペア性デバイスやクリティカルパス部の電気的特性の検証を実施することにより、付着物もなく一見すると設計データに近い形状に仕上がっているにも関わらず動作異常の原因となるような欠陥を、製造プロセスで早期に発見することができる。
By applying the specific example described above, the following effects can be obtained.
(I) Since high signal transmission accuracy is required for circuit operation, the verification of the electrical characteristics of the highly paired device and critical path part, which are required for pattern finishing, is also difficult. At first glance, it is possible to detect defects that cause abnormal operation at an early stage in the manufacturing process even though the shape is close to the design data.
(ii)SEMオペレータを介在することなく、EPにおけるコンタミネーションの発生を抑えることが可能であり、高精度な撮像レシピを短時間に生成できる。(CD−SEMの構成例) (Ii) It is possible to suppress the occurrence of contamination in EP without involving an SEM operator, and a highly accurate imaging recipe can be generated in a short time. (Configuration example of CD-SEM)
図1に、測長走査型電子顕微鏡(Critical Dimension Scanning Electron Microscope:CD−SEM)の概略構成を示す。CD−SEMは、本発明に係るアライメントデータ作成システムの適用例の一つである。CD−SEMは、半導体ウェーハ(試料)の二次電子像(Secondary Electron:SE像)又は反射電子像(Backscattered Electron:BSE像)を取得する電子線装置の一つである。以下では、SE像とBSE像を総称してSEM画像と呼ぶ。また、SEM画像には、測定対象を垂直方向から観察したトップダウン画像、任意の傾斜角方向から観察したチルト画像の一部又は全てを含むものとする。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a critical dimension scanning electron microscope (CD-SEM). CD-SEM is one application example of the alignment data creation system according to the present invention. The CD-SEM is one of electron beam apparatuses that acquires a secondary electron image (Secondary Electron: SE image) or a reflected electron image (Backscattered Electron: BSE image) of a semiconductor wafer (sample). Hereinafter, the SE image and the BSE image are collectively referred to as an SEM image. In addition, the SEM image includes a top-down image obtained by observing the measurement object from the vertical direction and a part or all of a tilt image obtained by observing the measurement object from an arbitrary inclination angle direction.
CD−SEM100は、電子光学系102、ステージ駆動系、信号処理系で構成される。電子銃103で発生された一次電子104は、電子線としてコンデンサ105、偏向器106、対物レンズ108を順に通過してステージ117に載置された測定試料としての半導体ウェーハ101に照射される。偏向器106と対物レンズ108は、電子線が半導体ウェーハ101上の任意の位置に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を制御する。電子線の照射位置からは二次電子と反射電子が放出される。なお、二次電子と反射電子の軌道は、E×B偏向器107により一次電子104の軌道から分離される。このうち、二次電子は二次電子検出器109により検出され、反射電子は反射電子検出器110、111により検出される。反射電子検出器110と111とは互いに異なる方向に設置されている。二次電子検出器109及び反射電子検出器110、111で検出された二次電子及び反射電子は、それぞれ対応するA/D変換機112、113、114でデジタル信号に変換され、SEM画像として画像メモリ122に格納される。なお、この実施例における画像メモリ122はSEM画像だけでなく、各ショットに対応するCADデータ、グローバルアライメント点の登録座標データ、撮像レシピその他のアライメントに関連するデータ(以下、「アライメントデータ」ともいう。)も記憶する。CPU121は、目的に応じて画像メモリ122のデジタル信号を画像処理する。このCPU121の処理には、後述するアライメントデータの作成処理やグローバルアライメント点の登録処理も含まれる。
The CD-
図2に、半導体ウェーハ207の表面を電子線201〜206で走査した場合に、半導体ウェーハ207の表面から放出される電子の信号量を画像化する方法を示す。斜視図200は、x方向に走査される電子線201〜203と、y方向に走査される電子線204〜206とを示す。電子線の偏向方向(走査方向)は、偏向器106によって変更することができる。斜視図200では、x方向に走査された電子線201〜203が照射した半導体ウェーハ207上の場所をそれぞれG1 〜G3 で示す。同様に、斜視図200では、y方向に走査された電子線204〜206が照射した半導体ウェーハ207上の場所をそれぞれG4 〜G6 で示す。G1 〜G6 において放出された電子の信号量は、平面図210内に示した画像209における画素H1 〜H6 の明度6値になる(G、Hの添え字1〜6は互いに対応する)。なお、平面図210には、画像上のx,y方向を示す座標系208も示す。
FIG. 2 shows a method for imaging the signal amount of electrons emitted from the surface of the
前述したCPU121と画像メモリ122は処理・制御部115を構成する。処理・制御部115には、カーソル操作や情報入力のために不図示の入力装置が接続される。処理・制御部115はコンピュータシステムとして機能し、撮像レシピに基づいて所定の撮像ポイントが撮像されるようにステージコントローラ119や偏向制御部120を制御する、又は、半導体ウェーハ101上の任意の撮像ポイントについて取得された撮像画像に対する各種の画像処理や制御を行う。ここでの撮像ポイントには、AP、AFC、AST、ABCC、EPの一部又は全てが含まれる。また、処理・制御部115は、ディスプレイ116の画面上に撮像画像やレシピ設定画像等を表示するGUI(Graphic User Interface)表示機能も備える。
The
XYステージ117は、ステージコントローラ119の制御に基づいて、xyzの各軸方向に移動又は各軸を中心に回転駆動される。XYステージ117の駆動制御により、半導体ウェーハ101は一次電子104による観察位置や観察方向を変更することができる。すなわち、半導体ウェーハ101上の観察位置を任意に変更できる。なお、XYステージ117による観察位置の変更をステージシフトと呼び、偏向器106による観察位置の変更をビームシフトと呼ぶ。一般に、ステージシフトは、可動範囲は広いが撮像位置の位置決め精度が低い。反対に、ビームシフトは、可動範囲は狭いが撮像位置の位置決め精度が高いという性質がある。
The
図1では反射電子像の検出器を2つ備える実施例を例示しているが、反射電子像の検出器の数は1つでも3つ以上でも良い。また、この実施例における処理・制御部115は、後述する処理手順により撮像レシピの自動生成や作成された撮像レシピに基づくSEM装置の制御及び撮像を実行する。もっとも、これらの処理や制御の一部又は全てを複数台のコンピュータシステムに割り振って実行することもできる。 Although FIG. 1 illustrates an embodiment including two reflected electron image detectors, the number of reflected electron image detectors may be one or three or more. Further, the processing / control unit 115 in this embodiment executes control of the SEM apparatus and imaging based on the automatic generation of the imaging recipe and the created imaging recipe according to the processing procedure described later. However, some or all of these processes and controls can be assigned to a plurality of computer systems for execution.
なお、SEM100を用いて測定対象を任意の傾斜角方向から観察したチルト画像を得る方法には(i)電子光学系より照射する電子線を偏向し、電子線の照射角度を傾斜させて傾斜画像を撮像する方式(例えば特開2000−348658号)、(ii)半導体ウェーハを移動させるXYステージ117それ自体を傾斜させる方式(図1は、ステージチルト角118だけXYステージ117を傾斜させた様子を表している。)、(iii)電子光学系自体を機械的に傾斜させる方式等がある。
In order to obtain a tilt image obtained by observing the measurement object from an arbitrary tilt angle direction using the
(撮像レシピに基づいた撮像シーケンス)
図3に、任意のEPを観察する際に実行される代表的な撮像シーケンス300を示す。撮像シーケンス300における撮像ポイント、撮像順序、撮像条件は、撮像レシピにより指定する。まず、ステップ301において、試料である半導体ウェーハ101が、XYステージ117上に載置される。ステップ302では、光学顕微鏡(OM)等でウェーハ上のグローバルアライメントマークを観察することにより、半導体ウェーハの原点ずれや半導体ウェーハの回転ずれを補正する。
(Imaging sequence based on imaging recipe)
FIG. 3 shows a
ステップ303では、処理・制御部115によるXYステージ117の移動制御により、撮像位置をAPに移動して撮像する。処理・制御部115は、撮像画像に基づいてアドレッシングのためのパラメータを求め、求められたパラメータによりアドレッシング処理を実行する。ここで、APについて説明を加えておく。EPを観察する場合、ステージシフトによりEPを直接観察しようとすると、XYステージ117の位置決め精度により、撮像ポイントが大きくずれてしまう危険性がある。
In
そこで、まず位置決めのために、撮像ポイントの座標値がテンプレート(撮像ポイントのパターン)として与えられるAPを観察する。テンプレートは撮像レシピに登録されている。このため、以下では、登録テンプレートと呼ぶ。APはEPの近傍(最大でもビームシフトにより移動可能な範囲)から選択する。また、APは、EPに対して一般に低倍率視野である。このため、多少の撮像位置のずれに対しても、撮像したいパターンの全てが視野の外になる危険性は低い。そこで、予め登録されたAPの登録テンプレートと実際に撮像されたAPのSEM画像(実撮像テンプレート)をマッチングすることにより、APにおける撮像ポイントの位置ずれ量を推定する。 Therefore, first, for positioning, an AP in which the coordinate value of the imaging point is given as a template (imaging point pattern) is observed. The template is registered in the imaging recipe. For this reason, in the following, it is referred to as a registered template. AP is selected from the vicinity of EP (a range that can be moved by beam shift at the maximum). AP is generally a low magnification field of view with respect to EP. For this reason, even if there is a slight shift in the imaging position, there is a low risk that all the patterns to be imaged are out of the field of view. Therefore, the amount of positional deviation of the imaging point at the AP is estimated by matching the registered template of the AP registered in advance with the SEM image (actual imaging template) of the AP actually captured.
APやEPの座標値は既知である。従って、APとEP間の相対変位量を求めることができる。また、APにおける撮像ポイントの位置ずれ量もマッチングにより推定することができる。このため、相対変位量から位置ずれ量を差し引くことで、実際に移動すべきAP撮像位置からEPまでの相対変位量を求めることができる。相対変位量分だけ、位置決め精度の高いビームシフトにより撮像ポイントを移動することにより、高い座標精度でEPを撮像することが可能となる。 The coordinate values of AP and EP are known. Therefore, the relative displacement amount between AP and EP can be obtained. In addition, the positional deviation amount of the imaging point in the AP can be estimated by matching. For this reason, the relative displacement amount from the AP imaging position to be actually moved to the EP can be obtained by subtracting the displacement amount from the relative displacement amount. By moving the imaging point by beam shift with high positioning accuracy by the amount of relative displacement, it is possible to image EP with high coordinate accuracy.
登録されるAPは、(i)EPからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり(EPにおけるコンタミネーションの発生を抑えるためAP撮像時の範囲(Field of view:FOV)にEP撮像時のFOVを含まないことを追加条件とする場合もある)、(ii)APの撮像倍率はステージの位置決め精度を加味してEPの撮像倍率よりも低く、(iii)パターン形状又は明度パターンが特徴的であり、登録テンプレートと実撮像テンプレートとのマッチングが容易等の条件を満たしていることが望ましい。 The registered AP is a pattern that exists at a distance that can be moved by beam shift from (i) an EP (in order to suppress the occurrence of contamination in the EP, in the AP imaging range (Field of view: FOV)) (Ii) The imaging magnification of the AP is lower than the imaging magnification of the EP in consideration of the positioning accuracy of the stage, and (iii) the pattern shape or brightness pattern is characteristic. It is desirable that the matching between the registered template and the actual imaging template satisfies a condition such as easy.
なお、APの選択には、SEMオペレータの手動設定が一般に用いられているが、APの選択と撮像シーケンスの決定を自動化しても良い。登録されるAPの画像テンプレートには、CAD画像、SEM画像を使用する。なお、特開2002−328015号公報に開示されるように、画像テンプレートの登録のためだけの撮像を避けるため、CADデータを画像テンプレートとして仮登録しておき、APを実際に撮像した際に取得されたSEM画像を画像テンプレートとして再登録する等のバリエーションが考えられる。 Note that manual selection by the SEM operator is generally used for AP selection, but AP selection and imaging sequence determination may be automated. A CAD image and an SEM image are used as the registered image template of the AP. As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-328015, CAD data is temporarily registered as an image template in order to avoid imaging only for registration of an image template, and acquired when an AP is actually captured. Variations such as re-registering the SEM image as an image template are conceivable.
前述のAP選択範囲について補足する。一般に、電子ビーム垂直入射座標は、EPの中心座標に設定される。このため、APの選択範囲は、最大でもEPを中心としたビームシフト可動範囲としたが、電子ビームの垂直入射座標がEPの中心座標と異なる場合には、当該垂直入射座標からビームシフト可動範囲が選択範囲となる。また、撮像ポイントに要求される許容電子ビームの入射角によっては、電子ビームの垂直入射座標から探索範囲もビームシフト可動範囲より小さくなることがある。これらは他のテンプレートについても同様である。 It supplements about the above-mentioned AP selection range. In general, the electron beam normal incidence coordinates are set to the center coordinates of the EP. For this reason, the AP selection range is a beam shift movable range centered on the EP at the maximum, but when the vertical incident coordinates of the electron beam are different from the center coordinates of the EP, the beam shift movable range from the vertical incident coordinates. Is the selection range. Further, depending on the incident angle of the allowable electron beam required for the imaging point, the search range from the normal incident coordinate of the electron beam may be smaller than the beam shift movable range. The same applies to the other templates.
次のステップ304では、処理・制御部115の制御によるビームシフトにより、撮像位置をAFに移動して撮像する。処理・制御部115は、撮像画像に基づいてオートフォーカス調整のためのパラメータを求め、求められたパラメータによりオートフォーカス調整を実行する。AFについても説明を追加する。オートフォーカスは、撮像時に鮮明な画像を取得するために行うが、試料である半導体ウェーハに電子線を長く照射すると、汚染物質が付着してしまう。そこで、EPに対するコンタミネーションの付着を抑えるため、EP周辺の座標をAFとして予め観察し、オートフォーカスのためのパラメータを求め、求めたパラメータに基づいてEPを観察するという手法が用いられる。そのため、登録されるAFは、(i)AP及びEPからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつ、AF撮像時のFOVにEP撮像時のFOVが含まれない、(ii)AFの撮像倍率はEPの撮像倍率と同程度である(ただし、これはEP用のAFの場合であり、AP用のAFの場合は前記APの撮像倍率と同程度の撮像倍率でAFを撮像する。後述するAST、ABCCに関しても同様)、(iii)オートフォーカスが容易なパターン形状を有する(フォーカスずれに起因する像のボケを検出し易い)等の条件を満たしていることが望ましい。
In the
次のステップ305では、処理・制御部115の制御によるビームシフトにより、撮像位置をASTに移動して撮像する。処理・制御部115は、撮像画像に基づいてオートスティグマ調整のためのパラメータを求め、求められたパラメータによりオートスティグマ調整を実行する。ASTについても説明を追加する。非点収差補正は、撮像時に歪みのない画像を取得するために行うが、AFの場合と同様、試料に電子線を長く照射すると汚染物質が付着してしまう。そこで、EPにおけるコンタミネーションの付着を抑えるため、EP周辺の座標をASTとして予め観察し、非点収差補正のためのパラメータを求め、求めたパラメータに基づいてEPを観察するという手法が用いられる。そのため、登録されるASTは、(i)AP及びEPからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつ、AST撮像時のFOVにEP撮像時のFOVが含まれない、(ii)ASTの撮像倍率はEPの撮像倍率と同程度である、(iii)非点収差補正が容易なパターン形状を有する(非点収差に起因する像のぼけを検出し易い)等の条件を満たしていることが望ましい。
In the
次のステップ306では、処理・制御部115の制御によるビームシフトにより、撮像位置をABCCに移動して撮像する。処理・制御部115は、撮像画像に基づいてブライトネス・コントラスト調整のためのパラメータを求め、求められたパラメータによりオートブライトネス・コントラスト調整を実行する。ABCCについても説明を追加する。オートブライトネス・コントラスト調整は、撮像時に適切な明度値及びコントラストを有する鮮明な画像を取得するために行う。例えば二次電子検出器109におけるフォトマルチプライヤ(光電子増倍管)の電圧値等のパラメータを調整することより、例えば画像信号の最も高い部分と最も低い部分が、フルコントラスト又はそれに近いコントラストになるように設定する。しかし、AFの場合と同様、試料に電子線を長く照射すると、汚染物質が付着してしまう。そこで、EPにおけるコンタミネーションの付着を抑えるため、EP周辺の座標をABCCとして予め観察し、ブライトネス・コントラスト調整のためのパラメータを求め、求めたパラメータに基づいてEPを観察するという手法が用いられる。そのため、登録されるABCCは、(i)AP及びEPからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつ、ABCC撮像時のFOVにEP撮像時のFOVが含まれない、(ii)ABCCの撮像倍率はEPの撮像倍率と同程度である、(iii)ABCCにおいて調整したパラメータを用いて測長ポイントにおいて撮像した画像のブライトネスやコントラストが良好であるために、ABCCは測長ポイントにおけるパターンに類似したパターンである等の条件を満たしていることが望ましい。
In the
なお、前述したステップ303、304、305及び306におけるAP、AF、AST、ABCCの撮像は、場合により一部若しくは全てが省略される、又は、ステップ303、304、305、306の実行順番が任意に入れ替わる、又は、AP、AF、AST、ABCCの座標で重複するものがある(例えばオートフォーカスとオートスティグマを同一箇所で行う)等のバリエーションがある。
Note that some or all of the imaging of AP, AF, AST, and ABCC in
最後のステップ307では、処理・制御部115の制御によるビームシフトにより、撮像ポイントをEPに移動して撮像する。処理・制御部115は、例えば設定した測長条件に基づいてパターンの測長その他の処理を行う。なお、EPにおいても、新たに撮像したSEM画像と、事前に登録しておいた登録テンプレート(撮像レシピに登録されているEPに対応する画像)等との間でマッチングを行い、計測位置のずれを検出することがある。撮像レシピには、前述した撮像ポイント(EP、AP、AF、AST、ABCC)の座標や撮像シーケンス、撮像条件等の情報が書き込まれている。SEMは、撮像レシピに基づいてEPを観察する。
In the
なお、図3では、低倍像308について、EP309、AP310、AF311、AST312、ABCC313のテンプレート上での位置関係や倍率の違いを点線枠で図示している。
In FIG. 3, regarding the low-
(合成CADデータの作成)
前述したように、アライメントマークは、半導体ウェーハを素子形成領域として有効活用するために、スクライブ領域に形成される。また、各ショット間の位置ずれを検出するために、1つのアライメントマークを複数のショットに跨るように配置することがある。この実施例では、1つのアライメントマークが複数のショットに跨ることを、隣接する複数ショットの縁部又は隅部同士を重複的に露光すると1つのアライメントマークを完成させるような部分パターンが、各ショットの縁部や隅部に分割して配置されている状態をいう。なお、部分パターンの形状は、1つのアライメントマークに対応する複数のショット間でそれぞれが互いに異なっている。
(Create synthetic CAD data)
As described above, the alignment mark is formed in the scribe region in order to effectively use the semiconductor wafer as an element formation region. In addition, in order to detect a positional deviation between shots, one alignment mark may be arranged so as to extend over a plurality of shots. In this embodiment, a partial pattern that completes one alignment mark when each edge or corner of a plurality of adjacent shots is exposed in an overlapping manner is that each alignment mark extends over a plurality of shots. The state which is divided | segmented and arrange | positioned at the edge part and corner part of. The shape of the partial pattern is different between a plurality of shots corresponding to one alignment mark.
図4に、この種のアライメントマークの一例を示す。図4は、矩形形状の4つのショット401〜404の各1つの隅(角)に配置された4つの部分パターン411〜414を重ね合わせて1つのアライメントマーク420を形成する例を示す。なお、図4におけるショット401〜404は、いずれもショット全体を現すものでなく、説明の都合上、着目する1つのアライメントマークに関連する4隅を拡大して表したものである。従って、ショット401はショット全体の右下隅を拡大した図、ショット402はショット全体の左下隅を拡大した図、ショット403はショット全体の右上隅を拡大した図、ショット404はショット全体の左上隅を拡大した図を表している。
FIG. 4 shows an example of this type of alignment mark. FIG. 4 shows an example in which one
なお、1つのショットだけを用いてレシピを作成する従来手法では、部分パターン411〜414の一つだけを用いてアライメントを行うか、SEMオペレータが手作業でこれら4つの部分パターン411〜414を合成し、アライメントマーク420を完成させる必要があった。
In the conventional method of creating a recipe using only one shot, alignment is performed using only one of the
以下では、アライメントマーク420を含む合成CADデータ421を自動的に作成する動作例を説明する。なお、以下の説明では、1つのアライメントマークが4つの部分パターンの合成によって構成される場合について説明するが、1つのアライメントマークは2つ以上の部分パターンの合成で構成されていれば良い。また、以下の説明では、1つのショット上には4隅に1つずつ計4つの部分パターンが形成されている場合について説明するが、1つのショット上に形成される部分パターンの数は1つ以上であれば良い。また、以下の説明では、各ショットの4隅に部分パターンが配置されるものとして説明するが、部分パターンは隣接する他のショットの重複露光が可能なスクライブ領域上であれば、どの場所に配置されていても良い。
Hereinafter, an operation example in which the
前述したように、アライメントマークは、隣接するショットを切り離すためのスクライブ領域に形成する。従って、隣接関係にある4つのショットの各CADデータからアライメントマークを含む合成CADデータ421を生成する場合、隣接ショットのスクライブ領域までの大きさとして作成すれば良いことが分かる。
As described above, the alignment mark is formed in the scribe region for separating adjacent shots. Therefore, it can be seen that when the
合成CADデータの生成の方法には、次に述べるバリエーションがあり、それぞれの作成方法は、必要に応じて選択可能である。なお、以下に列記する4つの生成方法のうち(iii)と(iv)に示す方法を選択した場合には、CADデータの合成に重ね幅を入力する等のユーザの操作を必要としない。従って、これらの生成方法を採用する場合には、合成CADデータの生成に係る全ての処理を自動化することができる。 There are variations described below in the method of generating the synthetic CAD data, and each generation method can be selected as necessary. When the methods shown in (iii) and (iv) are selected from the four generation methods listed below, no user operation such as inputting an overlap width is required for synthesis of CAD data. Therefore, when these generation methods are employed, all processes related to the generation of the synthetic CAD data can be automated.
(i)SEMオペレータ(ユーザ)が、各ショットに対応するCADデータのそれぞれについて、隣接する他のショットとの重なり合う上下左右の4隅のサイズを個別に指定し、その入力情報に基づいて4つのCADデータを合成する。 (I) The SEM operator (user) individually designates the size of the four corners of the upper, lower, left and right overlapping with the other adjacent shots for each CAD data corresponding to each shot, and based on the input information, Synthesize CAD data.
(ii)各ショットに対応するCADデータの画像が表示されているレシピ設定画面等の画面上において、マウスのドラッグ操作などを通じてCADデータに対応する各画像(それぞれ異なる部分パターンが形成されている。)を移動させ、1つのアライメントマークを完成させる。1つのアライメントマークが完成すると、CPU121は、各CADデータの移動後の位置座標に基づいて重ね位置を特定し、重ね位置で4枚のCADデータを合成する。
(Ii) On the screen such as the recipe setting screen on which the CAD data image corresponding to each shot is displayed, each image corresponding to the CAD data (a different partial pattern is formed through a mouse drag operation or the like). ) To complete one alignment mark. When one alignment mark is completed, the
(iii)スクライブ領域内で閉経した図形(例えば三角形、四角形等)が重なって1つのアライメントマークが作成される場合、CPU121の演算によって閉経図形の重心又は中心座標を算出し、重心又は中心座標の距離を重ね合わせ幅の情報として用い、CADデータを合成する。換言すると、閉経図形の重心又は中心座標が一致するよう4つのCADデータを合成する。
(Iii) When one alignment mark is created by overlapping figures (for example, triangles, quadrangles, etc.) in the scribe area, the
(iv)CD−SEMでアライメントマークを撮像したOM像を取り込み、スクライブ領域の重ね幅を少しずつ調整しながら、スクライブ領域内からOM像とマッチする位置を探索し、相関値を求める。相関値がある閾値以上又はユーザが任意に指定した閾値より高いものが存在した場合、最も評価値が高かった重ね幅でCADデータを合成する。ここでは、CD−SEM上で撮像したOM像の代わりに、ユーザが作成したグローバルアライメントマークの画像ファイルを用いることも考えられる。 (Iv) An OM image obtained by capturing an alignment mark with a CD-SEM is captured, and a position matching the OM image is searched from the scribe area while gradually adjusting the overlapping width of the scribe area, and a correlation value is obtained. If there is a correlation value that is greater than or equal to a threshold value or higher than a threshold value arbitrarily designated by the user, CAD data is synthesized with the overlap width with the highest evaluation value. Here, it is also conceivable to use a global alignment mark image file created by the user instead of the OM image captured on the CD-SEM.
図5に、アライメントマーク420を含む合成CADデータの自動作成シーケンスの一例を示す。なお、図5に示す処理シーケンスは、CPU121で実行されるプログラムを通じて実現される。まず、CPU121は、ステップ501において、CADデータの重ね合わせ方法の選択を受け付ける。重ね合わせ方法には、前述した(i)〜(iv)がある。
FIG. 5 shows an example of an automatic creation sequence of synthetic CAD data including the
まず、重ね幅の直接入力が選択された場合(ステップ502で肯定結果の場合)、CPU121は、入力された重ね幅に基づいて4つのショットに対応するCADデータを合成し、重ね合わせ部分にアライメントマークの完成形を含む合成CADデータを作成する(ステップ511)。
First, when direct input of the overlap width is selected (in the case of a positive result in step 502), the
これに対し、GUI上でのCADデータの重ね幅の調整入力が選択された場合(ステップ503で肯定結果の場合)、CPU121は、画面上における各CADデータに対応する画像の移動量に基づいて重ね幅を算出する(ステップ521)。重ね幅が算出されると、CPU121は、算出された重ね幅に基づいて4つのショットに対応するCADデータを合成し、重ね合わせ部分にアライメントマークの完成形を含む合成CADデータを作成する(ステップ511)。
On the other hand, when the adjustment input of the CAD data overlap width on the GUI is selected (in the case of a positive result in step 503), the
これに対し、閉経した図形の重心を自動的に合わせる手法が選択された場合(ステップ504で肯定結果の場合)、CPU121は、各ショットのスクライブ領域に対応するCADデータから閉経図形を探索し(ステップ531)、閉経図形の重心を算出する(ステップ532)。この後、CPU121は、隣接する4つのショットのそれぞれについて算出された閉経図形の重心間の距離に基づいて重ね幅を算出する(ステップ533)。重ね幅が算出されると、CPU121は、算出された重ね幅に基づいて4つのショットに対応するCADデータを合成し、重ね合わせ部分にアライメントマークの完成形を含む合成CADデータを作成する(ステップ511)。
On the other hand, when a method for automatically adjusting the center of gravity of the menopause figure is selected (in the case of a positive result in step 504), the
これに対し、CD−SEMが搭載する光学顕微鏡で撮像されたグローバルアライメントマーク(OM像)に基づいて重ね幅を自動算出する手法が選択された場合(ステップ505で肯定結果の場合)、CPU121は、スクライブ領域の重ね幅の現在値(例えば初期値はゼロ)に刻み幅を加算し(ステップ541)、更新後の重ね幅だけCADデータの重ね幅を調整する。なお、OM像ではなく、メモリに格納されているグローバルアライメントマークの画像ファイルを用いても良い。その後、CPU121は、重ね幅だけ重複されたスクライブ領域の合成画像についてOM像とのマッチング処理を実行する(ステップ542)。次に、CPU121は、探索された領域とOM像との相関値が閾値以上か否かを判定し(ステップ543)、否定結果が得られている間は、相関値が閾値を超えるまで刻み幅ずつ重ね幅を調整する。OM像との相関値が閾値以上となると、その際のCADデータの座標に基づいて重ね幅を算出する(ステップ544)。もっとも、閾値以上の相関値が得られても重ね幅の更新を継続し、最終的に最も高い相関値が得られる重ね幅を最適値に決定しても良い。重ね幅が算出されると、CPU121は、算出された重ね幅に基づいて4つのショットに対応するCADデータを合成し、重ね合わせ部分にアライメントマークの完成形を含む合成CADデータを作成する(ステップ511)。
On the other hand, when the method of automatically calculating the overlap width based on the global alignment mark (OM image) imaged by the optical microscope mounted on the CD-SEM is selected (in the case of a positive result in step 505), the
なお、上述した4つのいずれでも無い場合(ステップ505で否定結果の場合)、CPU121は、重ね幅をゼロに設定する。その後、CPU121は、重ね幅がゼロのまま4つのショットに対応するCADデータを合成し、重ね合わせ部分にアライメントマークの完成形を含む合成CADデータを作成する(ステップ511)。
If none of the above four is present (in the case of a negative result in step 505), the
(グローバルアライメント情報の登録)
従来手法におけるグローバルアライメント点の登録は、ユーザ自身による手入力であった。これに対し、本実施例では、グローバルアライメント点の登録を自動化することができる。図6に、グローバルアライメント点の自動登録時の処理シーケンスを示す。なお、図6に示す処理シーケンスは、CPU121で実行されるプログラムを通じて実行される。因みに、過去に使用したグローバルアライメント点のデザイン(Design)テンプレート及びその時に使用したパラメータ情報がファイルとして出力され、CD−SEM100の画像メモリ122等に保持されているものとする。
(Register global alignment information)
Registration of global alignment points in the conventional method is manual input by the user himself. On the other hand, in the present embodiment, registration of global alignment points can be automated. FIG. 6 shows a processing sequence at the time of automatic registration of global alignment points. The processing sequence shown in FIG. 6 is executed through a program executed by the
まず、ステップ601では、ユーザが入力した倍率が、CPU121により取得される。次のステップ602において、CPU121は、過去に使用されたグローバルアライメント点のデザインテンプレートとそのパラメータ情報を読み出す。ここでのデザインテンプレートは、過去に作成された合成CADデータからグローバルアライメント点とその周辺の画像を切り出したものが使用される。
First, in step 601, the
この後、CPU121は、取得された倍率に従って、半導体ウェーハのスクライブ領域又はユーザが指定した領域に対応する合成CADデータと、過去に使用されたグローバルアライメント点のデザインテンプレート(前述の通り、過去に生成された合成CADデータから切り出されたCADデータ)とを照合し、類似度の高いパターンを探索する(ステップ603)。
After that, the
次のステップ604では、検出された類似パターンの1つでも、デザインテンプレートとの相関値が閾値以上であるか否かが、CPU121において判定される。このステップ604において否定結果が得られた場合、CPU121はステップ602の処理に戻り、別のデザインテンプレートに対して同様の探索動作を実行する。一方、ステップ604において肯定結果が得られた場合、CPU121はステップ605に進み、最も高い相関値が得られたパターンの座標をマッチング座標として登録する。すなわち、グローバルアライメント点として登録する。
In the
この後、ステップ606において、CPU121は、グローバルアライメント点のパラメータとして、過去のデザインテンプレートで使用されたパラメータを設定する又は別のパラメータ情報のファイルを設定する。このように、この実施例では、自動生成された合成CADデータを用いることで、グローバルアライメント点の登録も自動化することができる。
Thereafter, in
(撮像レシピの作成)
前述したように、撮像レシピは、撮像ポイントの一部又は全てを含むポイントの座標、サイズ・形状、撮像シーケンス、撮像条件、デザインテンプレートとして管理される。この実施例の場合、合成CADデータの生成処理やグローバルアライメント点の登録処理の一部又は全部を自動化できる。この際、自動生成される合成CADデータやグローバルアライメント点の一部又は全てに対応するポイントの座標、サイズ・形状、撮像シーケンス、撮像条件を撮像レシピに自動登録することにより、撮像レシピの自動生成を実現できる。
(Create imaging recipe)
As described above, the imaging recipe is managed as the coordinates, size / shape, imaging sequence, imaging conditions, and design template of a point including part or all of the imaging point. In the case of this embodiment, part or all of the generation process of the synthetic CAD data and the registration process of the global alignment point can be automated. At this time, automatic generation of imaging recipes by automatically registering the coordinates, size / shape, imaging sequence, and imaging conditions of the points corresponding to some or all of the automatically generated synthetic CAD data and global alignment points in the imaging recipe Can be realized.
(他の実施例)
前述の説明では、測長走査型電子顕微鏡(CD−SEM)に、合成CADデータの自動作成機能、グローバルアライメント点の自動登録機能、撮像レシピの自動作成機能を搭載する場合について説明した。しかし、合成CADデータの自動作成機能、グローバルアライメント点の自動登録機能、撮像レシピの自動作成機能の一部又は全部は、レシピ作成システムに搭載されていても良いし、いわゆるCADシステムに搭載されていても良い。
(Other examples)
In the above description, a case has been described in which a length-measuring scanning electron microscope (CD-SEM) is equipped with a function for automatically creating synthetic CAD data, a function for automatically registering global alignment points, and a function for automatically creating an imaging recipe. However, some or all of the function for automatically creating synthesized CAD data, the function for automatically registering global alignment points, and the function for automatically creating imaging recipes may be installed in a recipe creation system or in a so-called CAD system. May be.
100…CD−SEM、101…半導体ウェーハ、102…電子光学系、103…電子銃、104…一次電子、105…コンデンサ、106…偏向器、107…ExB偏向器、108…対物レンズ、109…二次電子検出器、110、111…反射電子検出器、112、113、114…A/D変換器、115…処理・制御部、116…ディスプレイ、117…XYステージ、118…ステージチルト角、119…ステージコントローラ、120…偏向制御部、121…CPU、122…画像メモリ、201〜206…電子線、207…半導体ウェーハ、208…座標系。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
隣接する複数ショットの縁部又は隅部同士を重複露光すると、1つのアライメントマークが完成する部分パターンを有する複数ショットのCADデータが少なくとも記憶されるメモリと、
処理対象とするアライメントマークを構成する前記部分パターンを有する複数ショットに対応する一組のCADデータを前記メモリから読み出すと共に、各ショット間の重ね合せ情報に基づいて前記一組のCADデータを合成し、アライメントマークの完成形を含む合成CADデータを生成する演算部と
を有するアライメントデータ作成システム。 In the alignment data creation system,
A memory that stores at least CAD data of a plurality of shots having a partial pattern that completes one alignment mark when the edge or corner of adjacent shots are overlapped and exposed;
A set of CAD data corresponding to a plurality of shots having the partial pattern constituting the alignment mark to be processed is read from the memory, and the set of CAD data is synthesized based on overlay information between the shots. And an arithmetic unit for generating synthetic CAD data including a completed alignment mark.
前記部分パターンが閉経図形であり、かつ、各部分パターンの重心又は中心が一致することでアライメントマークが完成する場合、
前記演算部は、前記一組のCADデータに含まれる各閉経図形について重心又は中心座標を算出する処理と、当該重心又は中心座標間の距離情報を算出する処理と、算出された距離情報に基づいて部分パターンの重心又は中心を一致させるように前記一組のCACデータを合成する処理とを実行する
ことを特徴とするアライメントデータ作成システム。 In the alignment data creation system according to claim 1,
When the partial pattern is a menopause figure and the center of gravity or center of each partial pattern coincides to complete the alignment mark,
Based on the calculated distance information, the calculation unit calculates a centroid or center coordinates for each menopause figure included in the set of CAD data, calculates distance information between the centroids or center coordinates, and the calculated distance information. And a process of synthesizing the set of CAC data so as to make the center of gravity or center of the partial pattern coincide with each other.
前記演算部は、グローバルアライメントマークの撮像画像又はメモリに保持されているグローバルアライメントマークの画像ファイルと、設定された重ね幅だけ前記一組のCADデータのスクライブ領域を重複させた合成CADデータの候補とを照合し、高い類似度が得られる重ね幅を算出する処理と、算出された重ね幅に基づいて前記一組のCACデータを合成する処理とを実行する
ことを特徴とするアライメントデータ作成システム。 In the alignment data creation system according to claim 1,
The arithmetic unit is a candidate for synthesized CAD data in which a captured image of a global alignment mark or an image file of a global alignment mark held in a memory overlaps a scribe area of the set of CAD data by a set overlapping width. And a process of calculating an overlap width for obtaining a high degree of similarity and a process of synthesizing the set of CAC data based on the calculated overlap width. .
過去に使用されたグローバルアライメントマークに対応するデザインテンプレートのデータを記憶する第2のメモリと、
前記演算部において作成された合成CADデータと前記第2のメモリに記憶されたデザインテンプレートのデータとを照合し、照合されたデザインテンプレートと類似度が高いアライメントマークをグローバルアライメント点に登録する第2の演算部と
を更に有することを特徴とするアライメントデータ作成システム。 The alignment data creation system according to claim 1,
A second memory for storing design template data corresponding to global alignment marks used in the past;
A second process of collating synthesized CAD data created in the arithmetic unit with design template data stored in the second memory and registering an alignment mark having a high similarity with the collated design template as a global alignment point. An alignment data creation system, further comprising: an arithmetic unit.
前記第2の演算部によりグローバルアライメント点として登録されたアライメントマーク周辺のパターンを、対応する合成CADデータからデザインテンプレートのデータとして切り出す
ことを特徴とするアライメントデータ作成システム。 The alignment data creation system according to claim 4,
An alignment data creation system, wherein a pattern around an alignment mark registered as a global alignment point by the second arithmetic unit is cut out as design template data from corresponding synthetic CAD data.
隣接する複数ショットの縁部又は隅部同士を重複露光すると、1つのアライメントマークが完成する部分パターンを有する複数ショットのCADデータが少なくとも記憶されるメモリから、処理対象とするアライメントマークを構成する部分パターンを有する複数ショットに対応する一組のCADデータを読み出す処理と、
各ショット間の重ね合せ情報に基づいて前記一組のCADデータを合成し、アライメントマークの完成形を含む合成CADデータを生成する処理と
を有するアライメントデータ作成方法。 In the alignment data creation method,
A portion that constitutes an alignment mark to be processed from a memory that stores at least CAD data of a plurality of shots having a partial pattern that completes one alignment mark when the edges or corners of adjacent shots are overlapped and exposed. A process of reading a set of CAD data corresponding to a plurality of shots having a pattern;
An alignment data creating method comprising: synthesizing the set of CAD data based on superposition information between shots and generating synthesized CAD data including a completed alignment mark.
前記部分パターンが閉経図形であり、かつ、各部分パターンの重心又は中心が一致することでアライメントマークが完成する場合、
前記合成CADデータを生成する処理は、
前記一組のCADデータに含まれる各閉経図形について重心又は中心座標を算出する処理と、
当該重心又は中心座標間の距離情報を算出する処理と、
算出された距離情報に基づいて部分パターンの重心又は中心を一致させるように前記一組のCACデータを合成する処理と
有することを特徴とするアライメントデータ作成方法。 In the alignment data creation method according to claim 6,
When the partial pattern is a menopause figure and the center of gravity or center of each partial pattern coincides to complete the alignment mark,
The process of generating the synthesized CAD data is as follows:
A process of calculating the center of gravity or the center coordinates for each menopause figure included in the set of CAD data;
Processing for calculating distance information between the center of gravity or center coordinates;
A process for synthesizing the set of CAC data so as to make the center of gravity or center of the partial pattern coincide based on the calculated distance information.
前記合成CADデータを生成する処理は、
グローバルアライメントマークの撮像画像又はメモリに保持されているグローバルアライメントマークの画像ファイルと、設定された重ね幅だけ前記一組のCADデータのスクライブ領域を重複させた合成CADデータの候補とを照合し、高い類似度が得られる重ね幅を算出する処理と、
算出された重ね幅に基づいて前記一組のCACデータを合成する処理と
を有することを特徴とするアライメントデータ作成方法。 In the alignment data creation method according to claim 6,
The process of generating the synthesized CAD data is as follows:
A global alignment mark image file stored in a memory or a global alignment mark image file stored in a memory is compared with a combined CAD data candidate in which a scribe region of the set of CAD data is overlapped by a set overlap width. A process of calculating an overlap width that provides a high degree of similarity;
A method of synthesizing the set of CAC data based on the calculated overlap width.
過去に使用されたグローバルアライメントマークに対応するデザインテンプレートのデータと、新たに作成された合成CADデータとを照合し、照合されたデザインテンプレートと類似度が高いアライメントマークをグローバルアライメント点に登録する処理
を更に有することを特徴とするアライメントデータ作成方法。 The alignment data creation method according to claim 6 is:
A process of matching design template data corresponding to global alignment marks used in the past with newly created synthetic CAD data and registering alignment marks that have a high degree of similarity with the collated design template as global alignment points An alignment data creation method characterized by further comprising:
グローバルアライメント点として登録されたアライメントマーク周辺のパターンを、対応する合成CADデータからデザインテンプレートのデータとして切り出す処理
を更に有することを特徴とするアライメントデータ作成方法。 The alignment data creation method according to claim 9 is:
A method for creating alignment data, further comprising: cutting out a pattern around an alignment mark registered as a global alignment point as design template data from corresponding synthetic CAD data.
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