JP2013148447A - Pattern measuring device and pattern measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スキャトロメトリ（光波散乱測定）法を用いてパターンの構造を測定するパターン測定装置およびパターン測定方法に関する。 The present invention relates to a pattern measuring apparatus and a pattern measuring method for measuring a pattern structure using a scatterometry (light wave scattering measurement) method.
近年、半導体ウェハーに形成されたレジストパターンなどのパターンの構造（膜質、形状、寸法など）を測定する測定方法として、スキャトロメトリ法が注目されている（特許文献１および２参照）。 In recent years, the scatterometry method has attracted attention as a measuring method for measuring the structure (film quality, shape, dimensions, etc.) of a pattern such as a resist pattern formed on a semiconductor wafer (see Patent Documents 1 and 2).
図１０は、スキャトロメトリ法を用いてパターンの構造を測定するパターン測定装置を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a pattern measuring apparatus that measures the structure of a pattern using the scatterometry method.
図１０に示すようにパターン測定装置は、光源１０１からの投射光を、偏光子１０２を介して偏光にして、ターゲット２０１上に形成された測定パターン２０２に照射し、その投射光に応じた測定パターン２０２からの反射回折光を、検光子１０３および分光器１０４を介してディテクターアレイ１０５で検出する。そして、パターン測定装置は、ディテクターアレイ１０５の検出結果に基づいて、投射光が測定パターン２０２で反射回折した際の偏光状態の変化を示す実スペクトルを求める。実スペクトルは、測定パターン２０２の構造に一意的に依存するものであり、測定パターン２０２の複素反射係数（Ｒｐ、Ｒｓ）を波長λごとに示す波長分散で表現される。 As shown in FIG. 10, the pattern measuring apparatus irradiates the measurement pattern 202 formed on the target 201 with the projection light from the light source 101 polarized through the polarizer 102, and performs measurement according to the projection light. Reflected diffracted light from the pattern 202 is detected by the detector array 105 via the analyzer 103 and the spectroscope 104. Then, the pattern measurement device obtains an actual spectrum indicating a change in polarization state when the projection light is reflected and diffracted by the measurement pattern 202 based on the detection result of the detector array 105. The actual spectrum uniquely depends on the structure of the measurement pattern 202, and is represented by chromatic dispersion indicating the complex reflection coefficient (Rp, Rs) of the measurement pattern 202 for each wavelength λ.
パターン測定装置は、実スペクトルを求めると、その実スペクトルと、予め用意されたモデルパターンから算出される理論スペクトルとの波形フィッティングを行うことで、測定パターン２０２の構造を測定する。 When obtaining the actual spectrum, the pattern measuring apparatus measures the structure of the measurement pattern 202 by performing waveform fitting between the actual spectrum and a theoretical spectrum calculated from a model pattern prepared in advance.
なお、波形フィッティングとは、数値計算を用いて、モデルパターンの構造を示す構造パラメータを変化させながら、実スペクトルと理論スペクトルとを比較し、実スペクトルと理論スペクトルとが最も精度良く合致するときのモデルパターンの構造パラメータを、測定パターン２０２の構造パラメータとして測定することである。 Waveform fitting refers to the case where the actual spectrum and the theoretical spectrum are matched with the highest accuracy by comparing the actual spectrum with the theoretical spectrum while changing the structural parameter indicating the model pattern structure using numerical calculation. It is to measure the structural parameter of the model pattern as the structural parameter of the measurement pattern 202.
スキャトロメトリ法では、図１１に示すように、測定パターン２０２の１箇所に投射光を照射して、その投射光に応じた反射回折光を検出することで、実スペクトルを求めている。また、測定パターン２０２の構造を正確に表す実スペクトルを求めるためには、測定パターン２０２に周期性が必要となる。 In the scatterometry method, as shown in FIG. 11, the actual spectrum is obtained by irradiating one place of the measurement pattern 202 with the projected light and detecting the reflected diffracted light corresponding to the projected light. Further, in order to obtain an actual spectrum that accurately represents the structure of the measurement pattern 202, the measurement pattern 202 needs to have periodicity.
しかしながら、図１２に示すように、測定パターン２０２上の光スポット内に偶発的なゴミや突発的なパターンの崩れなどがある場合や、図１３に示すように、測定パターン２０２のアライメントのずれにより、光スポットが測定パターン２０２から外れている場合などでは、光スポット内に非周期的な構造が入り込んでしまい、実スペクトルにノイズが入ることがある。この場合、実スペクトルから測定された構造パラメータが測定パターン２０２の構造を表す本来の値から外れてしまい、測定精度が低下するという問題がある。 However, as shown in FIG. 12, when there is an accidental dust or a sudden pattern collapse in the light spot on the measurement pattern 202, or due to misalignment of the measurement pattern 202 as shown in FIG. 13. When the light spot is deviated from the measurement pattern 202, a non-periodic structure may enter the light spot, and noise may enter the actual spectrum. In this case, there is a problem that the structure parameter measured from the actual spectrum deviates from the original value representing the structure of the measurement pattern 202 and the measurement accuracy is lowered.
また、スキャトロメトリ法では、波形フィッティングを行うためのソフトウェア上の制約などのために、半導体ウェハー上の集積回路が実際に形成された実セル部のような、互いに異なる複数のパターンが積層されているパターンオンパターンの構造を測定することが困難である。このため、半導体ウェハー上のパターンの構造を測定するためには、スキャトロメトリ法では、実セル部の構造を測定する代わりに、図１１に示したように、半導体ウェハー上のスクライブ領域２０３に下地パターンのない測定専用パターンを形成しておき、その測定専用パターンに投射光を照射して、測定専用パターンの構造を測定している。 In addition, in the scatterometry method, a plurality of different patterns such as an actual cell portion where an integrated circuit on a semiconductor wafer is actually formed are stacked due to software restrictions for waveform fitting. It is difficult to measure the structure of the pattern on pattern. Therefore, in order to measure the structure of the pattern on the semiconductor wafer, in the scatterometry method, instead of measuring the structure of the real cell portion, as shown in FIG. A measurement-dedicated pattern without a base pattern is formed, and the measurement-dedicated pattern is measured by irradiating the measurement-dedicated pattern with projection light.
測定専用パターン上での投射光の光スポットの径は、パターン測定装置の光源などの光学系の性能によって決定される。例えば、パターン測定装置の光学系として、光をターゲットに対して斜めから入射する斜め入射方式の分光エリプソメトリ光学系が使用されている場合、測定専用パターン上の光スポットの径は３０μｍ程度になる。また、測定専用パターンのアライメントの精度は、測定専用パターンを載置するステージの駆動性能などによって決定され、現行では、±１０μｍ程度である。したがって、光スポットが測定専用パターンから外れないようにするためには、測定専用パターンに少なくとも５０μｍ径以上の大きさが必要となる。 The diameter of the light spot of the projection light on the measurement dedicated pattern is determined by the performance of an optical system such as a light source of the pattern measuring apparatus. For example, when an oblique incidence type spectroscopic ellipsometry optical system in which light is incident obliquely on the target is used as the optical system of the pattern measuring apparatus, the diameter of the light spot on the measurement dedicated pattern is about 30 μm. . In addition, the accuracy of alignment of the measurement-dedicated pattern is determined by the driving performance of the stage on which the measurement-dedicated pattern is placed, and is currently about ± 10 μm. Therefore, in order to prevent the light spot from deviating from the measurement dedicated pattern, the measurement dedicated pattern needs to have a diameter of at least 50 μm.
例えば、Ｆ５４型の半導体ウェハーの場合、図１１に示したように、スクライブ領域２０３の幅は６０μｍであるため、測定専用パターンを５０μｍ径以上の大きさにすることが可能である。このため、現行では、測定専用パターンの構造を正確に測定することができる。しかしながら、今後、製品ノードの微細化が進むと、実セル部だけでなく、スクライブ領域縮小化も必要となる可能性がある。このような場合には、図１３に示したように測定専用パターンを５０μｍ口径以上にすることができなくなり、測定専用パターンの構造を正確に測定することが困難になる可能性がある。 For example, in the case of an F54 type semiconductor wafer, as shown in FIG. 11, since the width of the scribe region 203 is 60 μm, it is possible to make the measurement dedicated pattern larger than 50 μm in diameter. Therefore, at present, it is possible to accurately measure the structure of the measurement-dedicated pattern. However, if the product node is further miniaturized in the future, not only the actual cell part but also the scribe area may be reduced. In such a case, as shown in FIG. 13, the measurement dedicated pattern cannot be made to have a diameter of 50 μm or more, and it may be difficult to accurately measure the structure of the measurement dedicated pattern.
なお、測定専用パターンの構造を正確に測定するために、光スポットの径を縮小化させたり、測定専用パターンのアライメントの精度を向上させたりする方法も考えられる。しかしながら、光スポットの径の縮小化には光学系の各素子の性能向上が必要であり、アライメントの精度の向上には、半導体ウェアを載置するステージの駆動性能の向上が必要であるため、上記の方法を短期的に実現することは難しい。 In addition, in order to accurately measure the structure of the measurement-dedicated pattern, a method of reducing the diameter of the light spot or improving the alignment accuracy of the measurement-dedicated pattern can be considered. However, reducing the diameter of the light spot requires improving the performance of each element of the optical system, and improving the alignment accuracy requires improving the driving performance of the stage on which the semiconductor wear is placed. It is difficult to realize the above method in the short term.
本発明によるパターン測定装置は、前記パターンに光を出射する出射部と、前記出射部を制御して、前記光を前記パターン上の複数の位置のそれぞれに入射させる制御部と、前記光に応じた各位置からの反射回折光のそれぞれを検出する検出部と、各検出結果に基づいて、前記パターンの構造を測定する測定部と、を有する。 The pattern measuring apparatus according to the present invention includes an emission unit that emits light to the pattern, a control unit that controls the emission unit to cause the light to be incident on each of a plurality of positions on the pattern, and according to the light And a detection unit that detects each of the reflected diffracted light from each position, and a measurement unit that measures the structure of the pattern based on each detection result.
本発明によるパターン測定方法は、パターンの構造を測定するパターン測定方法であって、前記パターンに光を出射する出射部を制御して、前記光を前記パターン上の複数の位置のそれぞれに入射させるステップと、前記光に応じた各位置からの反射回折光のそれぞれを検出するステップと、各検出結果に基づいて、前記パターンの構造を測定するステップと、を含む。 The pattern measurement method according to the present invention is a pattern measurement method for measuring a structure of a pattern, and controls an emission unit that emits light to the pattern so that the light is incident on each of a plurality of positions on the pattern. A step, detecting each of the reflected diffracted light from each position corresponding to the light, and measuring the structure of the pattern based on each detection result.
本発明によれば、パターン上の複数の位置のそれぞれに光が入射するので、パターンのアライメントにずれがあったり、パターン上にゴミなどがあったりしても、各光のパターン上のスポットのいずれかを、パターン内のゴミなどのない領域に完全に収めることが可能になる。したがって、このような光に応じた反射回折光に基づいてパターンの構造を測定することが可能になるので、光のスポットサイズの縮小、および、アライメント性能の向上を行わなくても、測定精度を向上させたり、測定精度を落とすことなくパターンの縮小化を実現したりすることが可能になる。 According to the present invention, since light is incident on each of a plurality of positions on the pattern, even if there is a shift in the alignment of the pattern or there is dust on the pattern, the spot of each light pattern on the pattern is Either of them can be completely stored in an area free of dust in the pattern. Therefore, it is possible to measure the structure of the pattern based on the reflected diffracted light according to such light, so that the measurement accuracy can be improved without reducing the light spot size and improving the alignment performance. It is possible to improve the pattern and reduce the pattern without reducing the measurement accuracy.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, components having the same function may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
図１および図２は、本発明の第１の実施形態のパターン測定方法を説明するための図である。 1 and 2 are diagrams for explaining a pattern measurement method according to the first embodiment of the present invention.
図１に示すように、本実施形態のパターン測定方法は、半導体ウェハーのスクライブ領域１に形成された測定専用のパターンである測定パターン２に光を入射させて、測定パターン２の構造を測定するものである。なお、図１では、測定パターン２上の光のスポット径を３０μｍ、スクライブ領域の幅を５０μｍとしている。また、測定パターン２は、長方形状であるとし、その短辺の長さを４０μｍ、長辺の長さを１２０μｍとしている。さらに、光は、測定パターン２に対して約７０°の入射角度で入射するものとしている。 As shown in FIG. 1, the pattern measurement method of this embodiment measures the structure of the measurement pattern 2 by making light incident on the measurement pattern 2 which is a measurement-dedicated pattern formed in the scribe region 1 of the semiconductor wafer. Is. In FIG. 1, the spot diameter of light on the measurement pattern 2 is 30 μm, and the width of the scribe region is 50 μm. Moreover, the measurement pattern 2 is assumed to have a rectangular shape, the length of the short side is 40 μm, and the length of the long side is 120 μm. Furthermore, the light is incident on the measurement pattern 2 at an incident angle of about 70 °.
以下、本実施形態のパターン測定方法についてより詳細に説明する。 Hereinafter, the pattern measurement method of this embodiment will be described in more detail.
本パターン測定方法では、測定パターン２の複数の位置のそれぞれに対して投射光を入射させ、その投射光に応じた測定パターン２の各入射位置からの反射回折光を検出し、各入射位置に対応する複数の検出結果に基づいて測定パターン２の構造を測定する。 In this pattern measurement method, projection light is incident on each of a plurality of positions of the measurement pattern 2, reflected diffracted light from each incident position of the measurement pattern 2 corresponding to the projection light is detected, and each incident position is detected. The structure of the measurement pattern 2 is measured based on a plurality of corresponding detection results.
例えば、先ず、測定パターン２に対して投射光を入射させ、その投射光に応じた測定パターン２からの反射回折光を検出し、その検出結果に基づいて、測定パターン２の構造に一意的に依存する実スペクトルを求める。 実スペクトルは、投射光が測定パターン２で反射回折した際の偏光状態の変化を示すものであり、測定パターン２の複素反射係数（Ｒｐ、Ｒｓ）を波長λごとに示す波長分散で表現される。複素反射係数Ｒｐは、入射面に平行な電界成分に対する測定パターン２の複素反射係数であり、複素反射係数Ｒｓは、入射面に垂直な電界成分に対する測定パターン２の複素反射係数である。 For example, first, projection light is incident on the measurement pattern 2, the reflected diffracted light from the measurement pattern 2 corresponding to the projection light is detected, and the structure of the measurement pattern 2 is uniquely determined based on the detection result. Find the dependent real spectrum. The actual spectrum indicates a change in the polarization state when the projection light is reflected and diffracted by the measurement pattern 2, and is expressed by chromatic dispersion indicating the complex reflection coefficient (Rp, Rs) of the measurement pattern 2 for each wavelength λ. . The complex reflection coefficient Rp is the complex reflection coefficient of the measurement pattern 2 with respect to the electric field component parallel to the incident surface, and the complex reflection coefficient Rs is the complex reflection coefficient of the measurement pattern 2 with respect to the electric field component perpendicular to the incident surface.
続いて、上記の実スペクトルを求める観測動作を、投射光の測定パターン２に対する入射位置を変えながら複数回行うことで、各入射位置に対応する複数の実スペクトルを求める。本実施形態では、図１に示したように、投射光の測定パターン２に対する入射位置は５つあり、各入射位置に対応する実スペクトルを実スペクトルＡ〜Ｅとしている。また、複数の入射位置のそれぞれが、測定パターン２に対して斜めに並ぶように、投射光を測定パターン２に対して入射させている。 Subsequently, the observation operation for obtaining the actual spectrum is performed a plurality of times while changing the incident position of the projection light with respect to the measurement pattern 2, thereby obtaining a plurality of actual spectra corresponding to the incident positions. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, there are five incident positions of the projection light with respect to the measurement pattern 2, and the real spectra corresponding to the respective incident positions are the real spectra A to E. Further, the projection light is incident on the measurement pattern 2 so that each of the plurality of incident positions is arranged obliquely with respect to the measurement pattern 2.
上記のように観測動作が複数回行われると、実スペクトルＡ〜Ｅには、投射光の光スポットが測定パターン２に完全に収まる場合のものと、投射光の光スポットが測定パターン２から外れている場合のものとが混在する。このとき、光スポットが測定パターン２から外れている場合に対応する実スペクトルには、ノイズが含まれることになる。 When the observation operation is performed a plurality of times as described above, in the actual spectra A to E, the case where the light spot of the projection light completely fits in the measurement pattern 2 and the light spot of the projection light deviate from the measurement pattern 2. If there is a mix of things. At this time, the actual spectrum corresponding to the case where the light spot deviates from the measurement pattern 2 includes noise.
このため、図２に示すように、実スペクトルＡ〜Ｅのそれぞれに対して、予め用意されたモデルパターンから算出される理論スペクトルとの波形フィッティングを行い、理論スペクトルと最も精度良く合致する実スペクトルを最適な実スペクトルとして選別する。これにより、ノイズが含まれる実スペクトルは理論スペクトルとの合致精度が低くなるので除外され、最適な実スペクトルとして、ノイズの含まれない実スペクトルＣが選別されることになる。 Therefore, as shown in FIG. 2, each of the real spectra A to E is subjected to waveform fitting with a theoretical spectrum calculated from a model pattern prepared in advance, and the real spectrum that matches the theoretical spectrum with the highest accuracy is obtained. Are selected as the optimum real spectrum. As a result, the actual spectrum including noise is excluded because the matching accuracy with the theoretical spectrum is low, and the actual spectrum C not including noise is selected as the optimum actual spectrum.
そして、最適な実スペクトルＣに対応するモデルパターンの構造を示す構造パラメータを、測定パターン２の構造を示す構造パラメータとして算出する。これにより、測定パターン２の構造が精度良く測定されることになる。なお、算出された構造パラメータは、スキャトロメトリ法による測定パターン２の測定値として、外部にアウトプットされる。 Then, the structure parameter indicating the structure of the model pattern corresponding to the optimum actual spectrum C is calculated as the structure parameter indicating the structure of the measurement pattern 2. Thereby, the structure of the measurement pattern 2 is measured with high accuracy. The calculated structural parameter is output to the outside as a measurement value of the measurement pattern 2 by the scatterometry method.
図３は、上述したパターン測定方法を用いてパターンの構造を測定するパターン測定装置の一例を示す図である。図３において、パターン測定装置は、出射部１１と、検出部１２と、制御部１３と、測定部１４とを有する。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a pattern measurement apparatus that measures the structure of a pattern using the pattern measurement method described above. In FIG. 3, the pattern measurement apparatus includes an emission unit 11, a detection unit 12, a control unit 13, and a measurement unit 14.
出射部１１は、ステージ５１上に載置された半導体ウェハー５２に向けて光を出射する。なお、半導体ウェハー５２は、図１に示したようにスクライブ領域１を有し、そのスクライブ領域１には測定パターン２が形成されている。また、出射部１１は、半導体ウェハーに入射する光の入射角Ｉおよび反射角Ｒが一定（例えば、７０°）となるように設置される。 The emission unit 11 emits light toward the semiconductor wafer 52 placed on the stage 51. The semiconductor wafer 52 has a scribe region 1 as shown in FIG. 1, and a measurement pattern 2 is formed in the scribe region 1. The emitting unit 11 is installed so that the incident angle I and the reflection angle R of light incident on the semiconductor wafer are constant (for example, 70 °).
出射部１１は、光源２１と、偏光子２２と、投光側偏向光学系２３とを有する。 The emission unit 11 includes a light source 21, a polarizer 22, and a light projecting side deflection optical system 23.
光源２１としては、Ｈｅ／Ｎｅレーザーのような単色波長（例えば、633nm）の光を出射するものでもよいし、Ｘｅランプのような白色の光を出射するものでもよい。 The light source 21 may emit light of a monochromatic wavelength (for example, 633 nm) such as a He / Ne laser, or may emit white light such as an Xe lamp.
偏光子２２は、光源２１および半導体ウェハー５２間の光路上に設けられ、光源２１から出射された光を所定の偏光状態（より具体的には、直線偏光）にして出射する。 The polarizer 22 is provided on the optical path between the light source 21 and the semiconductor wafer 52 and emits the light emitted from the light source 21 in a predetermined polarization state (more specifically, linearly polarized light).
投光側偏向光学系２３は、第１の偏向光学系の一例である。投光側偏向光学系２３は、偏光子２２および半導体ウェハー５２間の光路上に設けられ、偏光子２２から出射された投射光を偏向して、半導体ウェハー５２に形成された測定パターン２に光を入射させる。 The light projection side deflection optical system 23 is an example of a first deflection optical system. The light projection side deflection optical system 23 is provided on the optical path between the polarizer 22 and the semiconductor wafer 52, deflects the projection light emitted from the polarizer 22, and emits light to the measurement pattern 2 formed on the semiconductor wafer 52. Is incident.
検出部１２は、投射光による測定パターン２からの反射回折光を検出する。より具体的には、検出部１２は、受光側偏向光学系３１と、検光子３２と、分光器３３と、ディテクターアレイ３４とを有する。 The detector 12 detects the reflected diffracted light from the measurement pattern 2 by the projection light. More specifically, the detection unit 12 includes a light-receiving side deflection optical system 31, an analyzer 32, a spectrometer 33, and a detector array 34.
受光側偏向光学系３１は、第２の偏向光学系の一例である。受光側偏向光学系３１は、投射光による測定パターン２からの反射回折光を偏向して出射する。 The light-receiving side deflection optical system 31 is an example of a second deflection optical system. The light receiving side deflection optical system 31 deflects and emits the reflected diffracted light from the measurement pattern 2 by the projection light.
検光子３２は、受光側偏向光学系３１から出射された反射回折光内の特定の偏光成分（半導体ウェハー５２に対するＳ偏光成分またはＰ偏光成分）を通過させて出射する。 The analyzer 32 passes a specific polarized component (S-polarized component or P-polarized component with respect to the semiconductor wafer 52) in the reflected diffracted light emitted from the light-receiving side deflection optical system 31 and emits it.
分光器３３は、検光子３２から出射された反射回折光を分光して出射する。 The spectroscope 33 splits the reflected diffracted light emitted from the analyzer 32 and emits it.
ディテクターアレイ３４は、検出素子の一例であり、分光器３３から出射された反射回折光を検出する。より具体的には、ディテクターアレイ３４は、反射回折光が分光器３３にて分光された各分光光の光強度を検出する。なお、ディテクターアレイ３４は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどで構成される。 The detector array 34 is an example of a detection element, and detects the reflected diffracted light emitted from the spectroscope 33. More specifically, the detector array 34 detects the light intensity of each spectroscopic light obtained by splitting the reflected diffracted light by the spectroscope 33. The detector array 34 is composed of, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor.
制御部１３は、出射部１１を制御して、投射光を測定パターン２上の複数の位置のそれぞれに入射させる。より具体的には、制御部１３は、出射部１１内の受光側偏向光学系３１による投射光の偏向方向を切り替えて、投射光を複数の位置に順番に測定パターン２に入射させる。このとき、制御部１３は、投射光が入射する測定パターン２上の複数の入射位置が、図２に示したように測定パターン２に対して斜めに並ぶように、偏向方向を切り替えることが望ましい。 The control unit 13 controls the emission unit 11 to cause the projection light to enter each of a plurality of positions on the measurement pattern 2. More specifically, the control unit 13 switches the deflection direction of the projection light by the light receiving side deflection optical system 31 in the emission unit 11 and causes the projection light to enter the measurement pattern 2 in order at a plurality of positions. At this time, it is desirable that the control unit 13 switches the deflection direction so that a plurality of incident positions on the measurement pattern 2 on which the incident light is incident are arranged obliquely with respect to the measurement pattern 2 as illustrated in FIG. .
また、制御部１３は、投光側偏向光学系２３から出射される反射回折光の光軸が一定となるように、投射光の測定パターン２上の入射位置に応じて、投光側偏向光学系２３による反射回折光の偏向方向を切り替える。 In addition, the control unit 13 projects the projection-side deflection optics according to the incident position on the measurement pattern 2 of the projection light so that the optical axis of the reflected diffracted light emitted from the projection-side deflection optical system 23 is constant. The deflection direction of the reflected diffracted light by the system 23 is switched.
測定部１４は、ディテクターアレイ３４で検出された各入射位置に対応する各検出結果に基づいて、各入射位置に対応する複数の実スペクトルを求める。測定部１４は、複数の実スペクトルのそれぞれに対して理論スペクトルとの波形フィッティングを行い、理論スペクトルと最も精度良く合致する実スペクトルを最適な実スペクトルとして選別する。測定部１４は、最適な実スペクトルに対応するモデルパターンの構造を示す構造パラメータを、測定パターン２の構造パラメータとして算出することで、測定パターン２の構造を測定する。そして、測定部１４は、算出した構造パラメータを、スキャトロメトリによる測定パターン２の測定値としてアウトプットする。 The measurement unit 14 obtains a plurality of actual spectra corresponding to the respective incident positions based on the respective detection results corresponding to the respective incident positions detected by the detector array 34. The measurement unit 14 performs waveform fitting with the theoretical spectrum for each of the plurality of actual spectra, and selects the actual spectrum that most closely matches the theoretical spectrum as the optimum actual spectrum. The measurement unit 14 measures the structure of the measurement pattern 2 by calculating the structure parameter indicating the structure of the model pattern corresponding to the optimum actual spectrum as the structure parameter of the measurement pattern 2. And the measurement part 14 outputs the calculated structure parameter as a measured value of the measurement pattern 2 by a scatterometry.
図４は、投光側偏向光学系２３の構成および制御方法の一例を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the configuration and control method of the light projecting side deflection optical system 23.
図４に示すように投光側偏向光学系２３は、所定の回転軸を中心に回転する投光側屈折板２３Ａで構成される。 As shown in FIG. 4, the light projection side deflection optical system 23 includes a light projection side refracting plate 23A that rotates about a predetermined rotation axis.
投光側屈折板２３Ａの回転軸は、本実施形態では、半導体ウェハー５２の投射光の入射面と平行になっている。 In the present embodiment, the rotation axis of the light projecting side refracting plate 23A is parallel to the incident light incident surface of the semiconductor wafer 52.
上記のような構成の場合、図４（ａ）に示すように、投射光の光軸と投光側屈折板２３Ａの法線とが平行、つまり、投射光の投光側屈折板２３Ａに対する入射角度が０°の場合、投射光の光軸は、投光側屈折板２３Ａに対する入射時からずれずに投光側屈折板２３Ａから出射される。 In the case of the above configuration, as shown in FIG. 4A, the optical axis of the projection light and the normal line of the light projection side refracting plate 23A are parallel, that is, the incident light of the projection light to the light projection side refracting plate 23A. When the angle is 0 °, the optical axis of the projection light is emitted from the light projecting side refracting plate 23A without being shifted from the time of incidence on the light projecting side refracting plate 23A.
一方、投光側屈折板２３Ａが上記の状態から角度θだけ回転すると、図４（ｂ）に示すように、投射光の投光側屈折板２３Ａに対する入射角度がθとなり、投射光は、投光側屈折板２３Ａに対する入射角度が０°の場合と比べて光軸がずれて、投光側屈折板２３Ａから出射される。これにより、投射光の半導体ウェハー５２に対する入射位置がずれる。 On the other hand, when the light projecting side refracting plate 23A is rotated by an angle θ from the above state, the incident angle of the projection light with respect to the light projecting side refracting plate 23A is θ as shown in FIG. Compared with the case where the incident angle with respect to the light side refracting plate 23A is 0 °, the optical axis is shifted, and the light is emitted from the light projecting side refracting plate 23A. Thereby, the incident position of the projection light with respect to the semiconductor wafer 52 is shifted.
このように、投光側屈折板２３Ａの回転角が変化すると、投射光の偏向方向が変化して、投射光の半導体ウェハー５２に対する入射位置が変化する。このため、制御部１３は、投光側屈折板２３Ａの回転角を調整することで、投射光の偏向角度を段階的に切り替えて、投射光を半導体ウェハー５２上の複数の位置に順番に入射させることができる。 Thus, when the rotation angle of the light projecting side refracting plate 23A changes, the deflection direction of the projection light changes, and the incident position of the projection light with respect to the semiconductor wafer 52 changes. For this reason, the control unit 13 adjusts the rotation angle of the light projecting side refracting plate 23 </ b> A to switch the deflection angle of the projection light in stages, and sequentially enters the projection light at a plurality of positions on the semiconductor wafer 52. Can be made.
投光側屈折板２３Ａの回転角をどのように調整するかは、投光側屈折板２３Ａの屈折率および厚さと、半導体ウェハー５２上の光スポットをどれだけ移動させるかに応じて異なり、これらの値とスネルの式とを用いて求めることができる。 How to adjust the rotation angle of the light projecting side refracting plate 23A differs depending on the refractive index and thickness of the light projecting side refracting plate 23A and how much the light spot on the semiconductor wafer 52 is moved. And the Snell equation.
例えば、屈折板の屈折率が１．４５、厚さが１．２ｍｍの場合に、半導体ウェハー５２上の光スポットを２０μｍ移動させるためには、制御部１３は、投光側屈折板２３Ａを３°回転させればよい。 For example, when the refractive index of the refracting plate is 1.45 and the thickness is 1.2 mm, the controller 13 moves the light-projecting side refracting plate 23A to move the light spot on the semiconductor wafer 52 by 20 μm. Rotate it.
図５は、受光側偏向光学系３１の構成および制御方法の一例を説明するための図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the configuration and control method of the light-receiving side deflection optical system 31.
図５に示す受光側偏向光学系３１は、図４に示した投光側偏向光学系２３と同様に、所定の回転軸を中心に回転する受光側屈折板３１Ａで構成される。受光側屈折板３１Ａの回転軸は、本実施形態では、投光側屈折板２３Ａの回転軸と同じ方向を向いているものとしている。 The light receiving side deflection optical system 31 shown in FIG. 5 includes a light receiving side refracting plate 31A that rotates about a predetermined rotation axis, similarly to the light projecting side deflection optical system 23 shown in FIG. In the present embodiment, the rotation axis of the light receiving side refracting plate 31A is assumed to face the same direction as the rotation axis of the light projecting side refracting plate 23A.
図５の例では、制御部１３は、投光側屈折板２３Ａの回転角に依らず、受光側屈折板３１Ａから出射される反射回折光の光軸が一定となるように、投光側偏向光学系２３による投射光の偏向方向（より具体的には、投光側屈折板２３Ａの回転角）に応じて、受光側屈折板３１Ａの回転角を調整する。この場合、反射回折光の検光子３２に対する入射角度が一定となる。 In the example of FIG. 5, the control unit 13 projects the light-projecting side deflection so that the optical axis of the reflected diffracted light emitted from the light-receiving side refractive plate 31A is constant regardless of the rotation angle of the light-projecting side refractive plate 23A. The rotation angle of the light receiving side refracting plate 31A is adjusted according to the deflection direction of the projection light by the optical system 23 (more specifically, the rotation angle of the light projecting side refracting plate 23A). In this case, the incident angle of the reflected diffracted light with respect to the analyzer 32 is constant.
例えば、投光側屈折板２３Ａの法線と投光側屈折板２３Ａに対する入射光（投射光）の光軸とが平行の場合に、投光側屈折板２３Ａの回転角を０°とし、受光側屈折板３１Ａの法線と受光側屈折板３１Ａに対する入射光（反射回折光）の光軸とが平行の場合に、受光側屈折板３１Ａの回転角を０°とする。また、投光側屈折板２３Ａの回転角が０°の場合、制御部１３は、受光側屈折板３１Ａの回転角を所定角度θｃに設定するものとする。 For example, when the normal line of the light projecting side refracting plate 23A and the optical axis of the incident light (projection light) with respect to the light projecting side refracting plate 23A are parallel, the rotation angle of the light projecting side refracting plate 23A is set to 0 °. When the normal line of the side refracting plate 31A and the optical axis of incident light (reflection diffracted light) with respect to the light receiving side refracting plate 31A are parallel, the rotation angle of the light receiving side refracting plate 31A is set to 0 °. When the rotation angle of the light projecting side refracting plate 23A is 0 °, the control unit 13 sets the rotation angle of the light receiving side refracting plate 31A to the predetermined angle θc.
この場合、制御部１３は、投光側屈折板２３Ａの回転角をθに調整すると、受光側屈折板３１Ａの回転角をθｃ−θとする。例えば、投光側屈折板２３Ａの回転角をθｃに調整すると、図５に示すように、受光側屈折板３１Ａの回転角を０°に調整する。 In this case, when the control unit 13 adjusts the rotation angle of the light projecting side refracting plate 23A to θ, the control unit 13 sets the rotation angle of the light receiving side refracting plate 31A to θc−θ. For example, when the rotation angle of the light projecting side refracting plate 23A is adjusted to θc, the rotation angle of the light receiving side refracting plate 31A is adjusted to 0 ° as shown in FIG.
なお、投光側屈折板２３Ａや受光側屈折板３１Ａは、例えば、石英ガラスまたはプラスチックのような透明媒質で形成される。また、投光側屈折板２３Ａや受光側屈折板３１Ａの形状、寸法および材質は、制御の容易さの観点などから互いに同一ことが望ましい。 The light projecting side refracting plate 23A and the light receiving side refracting plate 31A are formed of a transparent medium such as quartz glass or plastic. Further, it is desirable that the shapes, dimensions, and materials of the light projecting side refracting plate 23A and the light receiving side refracting plate 31A are the same from the viewpoint of ease of control.
次にパターン測定装置の動作について説明する。 Next, the operation of the pattern measuring apparatus will be described.
先ず、制御部１３は、投光側屈折板２３Ａおよび受光側屈折板３１Ａの回転角を初期値に設定し、光源２１から光を出射させる。 First, the control unit 13 sets the rotation angles of the light projecting side refracting plate 23 </ b> A and the light receiving side refracting plate 31 </ b> A to initial values and causes the light source 21 to emit light.
光源２１から出射された投射光は、偏光子２２にて直線偏光に変換され、投光側屈折板２３Ａを介して半導体ウェハー５２上の測定パターン２に入射する。投射光の測定パターン２による反射回折光は、受光側屈折板３１Ａおよび検光子３２を介して分光器３３に入射する。そして、反射回折光は、分光器３３にて分光光に分光されてディテクターアレイ３４に入射する。 The projection light emitted from the light source 21 is converted into linearly polarized light by the polarizer 22 and enters the measurement pattern 2 on the semiconductor wafer 52 through the light projecting side refracting plate 23A. Reflected diffracted light by the measurement pattern 2 of the projected light is incident on the spectroscope 33 via the light receiving side refracting plate 31A and the analyzer 32. The reflected diffracted light is split into spectroscopic light by the spectroscope 33 and enters the detector array 34.
ディテクターアレイ３４は、各分光光の光強度を検出し、その検出結果を測定部１４に出力する。測定部１４は、検出結果を受け付けると、その検出結果に基づいて実スペクトルを求める。 The detector array 34 detects the light intensity of each spectroscopic light and outputs the detection result to the measurement unit 14. When the measurement unit 14 receives the detection result, the measurement unit 14 obtains an actual spectrum based on the detection result.
なお、ディテクターアレイ３４から出力される検出結果は、アナログ信号である。測定部１４は、ＡＤコンバータと、コンピュータとを備え、検出結果をＡＤコンバータでデジタル信号に変換し、そのデジタル信号の検出結果をコンピュータで解析して、実スペクトルを求める。また、実スペクトルを求める処理は、スキャトロメトリ法で使用される種々の方法を適用することができる。 The detection result output from the detector array 34 is an analog signal. The measurement unit 14 includes an AD converter and a computer, converts a detection result into a digital signal by the AD converter, analyzes the detection result of the digital signal by the computer, and obtains an actual spectrum. Further, various methods used in the scatterometry method can be applied to the process for obtaining the actual spectrum.
制御部１３は、上記のように光を出射させると、その後、投光側屈折板２３Ａおよび受光側屈折板３１Ａの回転角を変化させ、再び光源２１から光を出射させる。なお、回転角を変化させるタイミングは、例えば、光源２１から光を出射させてから、予め設定された時間が経過したタイミングである。また、測定部１４が検出結果を受信したとき、または、実スペクトルを求めたときに、測定部１４が制御部１３に対して回転角を変化させる旨を通知してもよい。 When the control unit 13 emits light as described above, the control unit 13 changes the rotation angles of the light projecting side refracting plate 23 </ b> A and the light receiving side refracting plate 31 </ b> A and then emits light from the light source 21 again. Note that the timing for changing the rotation angle is, for example, the timing at which a preset time has elapsed since light is emitted from the light source 21. Further, when the measurement unit 14 receives a detection result or obtains an actual spectrum, the measurement unit 14 may notify the control unit 13 that the rotation angle is changed.
上記のような観測動作が予め定められた観測回数繰り返されると、測定部１４は、各観測動作で求めた複数の実スペクトルから、理論スペクトルと最も精度良く合致する実スペクトルを最適な実スペクトルとして選別する。そして、測定部１４は、最適な実スペクトルに対応するモデルパターンの構造を示す構造パラメータを、測定パターン２の構造パラメータとして算出し、その算出した構造パラメータを測定値としてアウトプットする。 When the observation operation as described above is repeated for a predetermined number of observations, the measurement unit 14 sets, as an optimum real spectrum, a real spectrum that most accurately matches the theoretical spectrum from a plurality of real spectra obtained in each observation operation. Sort out. Then, the measurement unit 14 calculates a structure parameter indicating the structure of the model pattern corresponding to the optimum actual spectrum as the structure parameter of the measurement pattern 2, and outputs the calculated structure parameter as a measurement value.
以上説明したように本実施形態によれば、測定パターン２上の複数の位置のそれぞれに光が入射するので、測定パターン２のアライメントにずれがあったり、測定パターン２上にゴミなどがあったりしても、各光の測定パターン２上のスポットのいずれかを、測定パターン２内のゴミなどのない領域に完全に収めることが可能になる。したがって、このような光に応じた反射回折光に基づいて測定パターン２の構造を測定することが可能になるので、光のスポットサイズの縮小、および、アライメント性能の向上を行わなくても、測定精度を向上させたり、測定精度を落とすことなく測定パターン２の縮小化を実現したりすることが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, light is incident on each of a plurality of positions on the measurement pattern 2, so that there is a deviation in the alignment of the measurement pattern 2 or there is dust on the measurement pattern 2. Even so, any of the spots on the measurement pattern 2 of each light can be completely contained in an area free from dust in the measurement pattern 2. Therefore, since the structure of the measurement pattern 2 can be measured based on the reflected diffracted light according to such light, measurement can be performed without reducing the light spot size and improving the alignment performance. It becomes possible to improve the accuracy and realize the reduction of the measurement pattern 2 without reducing the measurement accuracy.
また、出射部が制御されることで測定パターン２上の複数の位置のそれぞれに光が入射するので、図６に示すように半導体ウェハーを載置するステージなどを動かさずに、測定パターン２上の複数の位置のそれぞれに光を入射させることが可能になる。このため、ステージ５１の駆動性能はあまりたかくないので、ステージ５１などを動かして測定パターン２上の複数の位置のそれぞれに光を入射させる場合に比べて、光の入射位置を細かく設定することが可能になる。 In addition, since the light is incident on each of the plurality of positions on the measurement pattern 2 by controlling the emission part, the stage on the measurement pattern 2 can be moved without moving the stage on which the semiconductor wafer is placed as shown in FIG. It becomes possible to make light incident on each of the plurality of positions. For this reason, since the drive performance of the stage 51 is not so high, it is possible to set the light incident position more finely than when the stage 51 or the like is moved and light is incident on each of the plurality of positions on the measurement pattern 2. It becomes possible.
また、本実施形態では、複数の入射位置のそれぞれが、測定パターン２に対して斜めに並んでいるので、各入射位置の差を比較的長くしつつ、測定パターン２に対する光の入射位置の数を増やすことが可能になる。このため、入射位置の調整を容易に行うことができる。また、測定パターン２が長方形状であるので、入射位置の数をより増やすことが可能になる。 In the present embodiment, since each of the plurality of incident positions is arranged obliquely with respect to the measurement pattern 2, the number of incident positions of light with respect to the measurement pattern 2 while making the difference between the incident positions relatively long. It becomes possible to increase. For this reason, adjustment of an incident position can be performed easily. Moreover, since the measurement pattern 2 is rectangular, the number of incident positions can be increased.
また、本実施形態では、投光側偏向光学系２３による投射光の偏向方向を調整することで、測定パターン２上の複数の位置のそれぞれに光を入射させることが可能になるので、測定精度の向上や測定パターン２の縮小化をより容易に実現することが可能になる。 In the present embodiment, it is possible to make light incident on each of a plurality of positions on the measurement pattern 2 by adjusting the deflection direction of the projection light by the light projection side deflection optical system 23. Improvement and reduction of the measurement pattern 2 can be realized more easily.
また、本実施形態では、投光側屈折板２３Ａの回転角を調整することで、投光側偏向光学系２３による投射光の偏向方向を調整しているので、投光側偏向光学系２３による投射光の偏向方向を容易に調整することが可能になる。 Further, in this embodiment, the deflection direction of the projection light by the light projection side deflection optical system 23 is adjusted by adjusting the rotation angle of the light projection side refractive plate 23A. It becomes possible to easily adjust the deflection direction of the projection light.
また、本実施形態では、投射光の測定パターン２上の入射位置に応じて、反射回折光の偏向方向を調整しているので、検光子３２、分光器３３およびディテクターアレイ３４などの動かさなくても正確な実スペクトルを求めることが可能になる。したがって、測定精度の向上や測定パターン２の縮小化をより容易に実現することが可能になる。 In the present embodiment, the deflection direction of the reflected diffracted light is adjusted according to the incident position of the projected light on the measurement pattern 2, so that the analyzer 32, spectroscope 33, detector array 34, and the like need not be moved. It is possible to obtain an accurate real spectrum. Therefore, it is possible to more easily realize improvement in measurement accuracy and reduction in the measurement pattern 2.
このように本実施形態によるパターン測定装置は、パターン（２）の構造を測定するパターン測定装置であって、パターン（２）に光を出射する出射部（１１）と、出射部（１１）を制御して、光をパターン（２）上の複数の位置のそれぞれに入射させる制御部（１３）と、光に応じた各位置からの反射回折光のそれぞれを検出する検出部（１２）と、各検出結果に基づいて、パターン（２）の構造を測定する測定部（１４）と、を有して構成される。 As described above, the pattern measuring apparatus according to the present embodiment is a pattern measuring apparatus that measures the structure of the pattern (2), and includes an emitting unit (11) that emits light to the pattern (2), and an emitting unit (11). A control unit (13) for controlling the light to enter each of a plurality of positions on the pattern (2), a detection unit (12) for detecting each of the reflected diffracted light from each position according to the light, And a measurement unit (14) for measuring the structure of the pattern (2) based on each detection result.
また、測定部（１４）は、各検出結果に基づいて、各位置に対応するパターン（２）の複素反射係数のスペクトルである複数の実スペクトル（Ａ〜Ｅ）を求め、各実スペクトル（Ａ〜Ｅ）と、予め用意されたモデルパターンから算出される理論スペクトルとの波形フィッティングを行い、理論スペクトルと最も精度良く合致する実スペクトル（Ｃ）を選別し、当該選別した実スペクトルと最も精度よく合致する理論スペクトルに対応するモデルパターンの構造を、パターン（２）の構造として測定する。 The measurement unit (14) obtains a plurality of real spectra (A to E), which are spectra of the complex reflection coefficient of the pattern (2) corresponding to each position, based on each detection result. ~ E) and a theoretical spectrum calculated from a model pattern prepared in advance, and a real spectrum (C) that matches the theoretical spectrum with the highest accuracy is selected. The structure of the model pattern corresponding to the matching theoretical spectrum is measured as the structure of the pattern (2).
また、制御部（１３）は、複数の位置がパターン（２）に対して斜めに並ぶように、出射部（１１）を制御する。 Further, the control unit (13) controls the emission unit (11) so that the plurality of positions are arranged obliquely with respect to the pattern (2).
また、出射部（１１）は、光を出射する光源（２１）と、光源（２１）およびパターン（２）の間の光路上に設けられ、光を偏向する第１の偏向光学系（２３）と、を有し、制御部（１３）は、第１の偏向光学系（２３）による光の偏向方向を切り替えて、光を複数の位置に順番に入射させる。 The emitting section (11) is provided on the optical path between the light source (21) that emits light and the light source (21) and the pattern (2), and the first deflecting optical system (23) that deflects the light. The control unit (13) switches the light deflection direction by the first deflection optical system (23), and causes the light to sequentially enter a plurality of positions.
また、第１の偏向光学系（２３）は、所定の回転軸を中心に回転する第１の屈折板（２３Ａ）を有し、制御部（１３）は、第１の屈折板（２３Ａ）の回転角を調整して、光の偏向方向を切り替える。 The first deflecting optical system (23) includes a first refracting plate (23A) that rotates about a predetermined rotation axis, and the control unit (13) includes a first refracting plate (23A). Adjust the rotation angle to switch the light deflection direction.
また、検出部（１２）は、反射回折光を検出する検出素子（３４）と、パターン（２）および検出素子（３４）の間の光路上に設けられ、反射回折光を偏向する第２の偏向光学系（３１）をさらに有し、制御部（１３）は、入射位置に応じて、第２の偏向光学系（３１）による反射回折光の偏向方向を切り替える。 The detection unit (12) is provided on the optical path between the detection element (34) for detecting the reflected diffracted light and the pattern (2) and the detection element (34), and deflects the reflected diffracted light. It further has a deflection optical system (31), and the control unit (13) switches the deflection direction of the reflected diffracted light by the second deflection optical system (31) according to the incident position.
また、第２の偏向光学系（３１）は、所定の回転軸を中心に回転する第２の屈折板（３１Ａ）を有し、制御部（１３）は、第２の屈折板（３１Ａ）の回転角を調整して、反射回折光の偏向方向を切り替える。 The second deflection optical system (31) includes a second refracting plate (31A) that rotates about a predetermined rotation axis, and the control unit (13) includes a second refracting plate (31A). The deflection angle of the reflected diffracted light is switched by adjusting the rotation angle.
次に第２の実施形態を説明する。 Next, a second embodiment will be described.
図７は、本実施形態のパターン測定装置を示す図である。図７に示すパターン測定装置は、図３に示したパターン測定装置と比べて、投光側偏向光学系２３が投光側屈折板２３Ｂをさらに有する点と、受光側偏向光学系３１が受光側屈折板３１Ｂをさらに有する点が異なる。 FIG. 7 is a diagram illustrating the pattern measuring apparatus according to the present embodiment. The pattern measuring apparatus shown in FIG. 7 is different from the pattern measuring apparatus shown in FIG. 3 in that the light projecting side deflection optical system 23 further includes a light projecting side refracting plate 23B, and the light receiving side deflection optical system 31 is on the light receiving side. The difference is that it further includes a refracting plate 31B.
投光側屈折板２３Ｂは、投光側屈折板２３Ａの回転軸とは異なる回転軸を中心に回転する。より具体的には、投光側屈折板２３Ｂの回転軸は、投射光の半導体ウェハー５２の入射面に対して交差する面と平行になっている。 The light projection side refracting plate 23B rotates around a rotation axis different from the rotation axis of the light projection side refracting plate 23A. More specifically, the rotation axis of the light projecting side refracting plate 23B is parallel to a plane intersecting the incident surface of the semiconductor wafer 52 for the projection light.
上記の構成の場合、図８（ａ）に示すように、投射光の光軸と投光側屈折板２３Ｂの法線とが平行、つまり、投射光の投光側屈折板２３Ｂに対する入射角度が０°の場合、投射光の光軸は、投光側屈折板２３Ｂに対する入射時からずれずに投光側屈折板２３Ｂから出射される。一方、投光側屈折板２３Ｂが図８（ａ）に示した状態から角度θだけ回転すると、図８（ｂ）に示すように、投射光の投光側屈折板２３Ｂに対する入射角度がθとなり、投射光は、投光側屈折板２３Ａに対する入射角度が０°の場合と比べて光軸がずれて、投光側屈折板２３Ａから出射される。 In the case of the above configuration, as shown in FIG. 8A, the optical axis of the projection light and the normal line of the projection side refracting plate 23B are parallel, that is, the incident angle of the projection light with respect to the projection side refracting plate 23B is. In the case of 0 °, the optical axis of the projection light is emitted from the light projecting side refracting plate 23B without being shifted from the time of incidence on the light projecting side refracting plate 23B. On the other hand, when the light projecting side refracting plate 23B is rotated by an angle θ from the state shown in FIG. 8A, the incident angle of the projection light with respect to the light projecting side refracting plate 23B becomes θ as shown in FIG. 8B. The projected light is emitted from the light projecting side refracting plate 23A with the optical axis shifted compared to the case where the incident angle with respect to the light projecting side refracting plate 23A is 0 °.
また、投光側屈折板２３Ａおよび２３Ｂの回転軸が互いに異なるので、制御部１３は、投光側屈折板２３Ａおよび２３Ｂの両方の回転軸を調整することで、投射光の半導体ウェハー５２上のスポットの位置を２次元方向に移動させることができる。 Further, since the rotation axes of the light projecting side refracting plates 23A and 23B are different from each other, the control unit 13 adjusts the rotation axes of both the light projecting side refracting plates 23A and 23B. The spot position can be moved in a two-dimensional direction.
例えば、図９に示すように、投光側屈折板２３Ａが回転すると、投射光のスポットが半導体ウェハー５２の面内のＸ方向に移動し、投光側屈折板２３Ｂが回転すると、投射光のスポットが半導体ウェハー５２の面内のＸ方向とは異なるＹ方向に移動する。 For example, as shown in FIG. 9, when the light projecting side refracting plate 23A rotates, the projected light spot moves in the X direction in the plane of the semiconductor wafer 52, and when the light projecting side refracting plate 23B rotates, The spot moves in the Y direction different from the X direction in the plane of the semiconductor wafer 52.
図７の説明に戻る。受光側屈折板３１Ｂは、受光側屈折板３１Ａの回転軸とは異なる回転軸を中心に回転する。 Returning to the description of FIG. The light receiving side refracting plate 31B rotates around a rotation axis different from the rotation axis of the light receiving side refracting plate 31A.
投光側偏向光学系２３による投射光の偏光方向を変化させる場合、制御部１３は、投光側屈折板２３Ａおよび２３Ｂのそれぞれの回転角を調整する。この場合、制御部１３は、受光側偏向光学系３１から出射される反射回折光の光軸が一定となるように、投光側屈折板２３Ａの回転角度に応じて受光側屈折板３１Ａの回転角度を調整するとともに、投光側屈折板２３Ｂの回転角度に応じて受光側屈折板３１Ｂの回転角度を調整する。 When changing the polarization direction of the projection light by the light projection side deflection optical system 23, the control unit 13 adjusts the rotation angles of the light projection side refracting plates 23A and 23B. In this case, the control unit 13 rotates the light receiving side refracting plate 31A according to the rotation angle of the light projecting side refracting plate 23A so that the optical axis of the reflected diffracted light emitted from the light receiving side deflection optical system 31 is constant. While adjusting an angle, the rotation angle of the light reception side refracting plate 31B is adjusted according to the rotation angle of the light projection side refracting plate 23B.
なお、図７では、投光側偏向光学系２３および受光側偏向光学系３１のそれぞれは、屈折板を２枚備えていたが、回転軸がそれぞれ異なる複数の屈折板を備えていてもよい。 In FIG. 7, each of the light projecting side deflection optical system 23 and the light receiving side deflection optical system 31 includes two refracting plates, but may include a plurality of refracting plates having different rotation axes.
以上説明したように本実施形態によれば、投射光を２次元方向に偏向させることが可能になるので、半導体ウェハー５２上の任意の位置に投射光を照射することが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to deflect the projection light in the two-dimensional direction, and therefore it is possible to irradiate the projection light on an arbitrary position on the semiconductor wafer 52.
このように本実施形態によるパターン測定装置は、第１の屈折板（２３Ａ、２３Ｂ）は複数あり、各第１の屈折板（２３Ａ、２３Ｂ）の回転軸がそれぞれ異なるように構成される。 As described above, the pattern measuring apparatus according to the present embodiment includes a plurality of first refracting plates (23A, 23B) and is configured so that the rotation axes of the first refracting plates (23A, 23B) are different from each other.
また、本実施形態によるパターン測定装置は、第２の屈折板（３１Ａ、３１Ｂ）は複数あり、各第２の屈折板（３１Ａ、３１Ｂ）の回転軸がそれぞれ異なるように構成される。 In addition, the pattern measuring apparatus according to the present embodiment is configured such that there are a plurality of second refracting plates (31A, 31B) and the rotation axes of the second refracting plates (31A, 31B) are different from each other.
次に第３の実施形態を説明する。 Next, a third embodiment will be described.
本実施形態によるパターン測定装置は、観測動作を複数回行って最適な実スペクトルを求めることを動作セットとし、その動作セットを、最適な実スペクトルと、最適な実スペクトルに対応する理論スペクトルが合致する合致精度が閾値以上になるまで繰り返す。 The pattern measurement apparatus according to the present embodiment uses an observation set a plurality of times to obtain an optimal actual spectrum as an operation set, and the operation set matches the optimal actual spectrum and the theoretical spectrum corresponding to the optimal actual spectrum. Repeat until the matching accuracy is equal to or greater than the threshold.
より具体的には、測定部１４は、最適な実スペクトルを求めると、最適な実スペクトルと、最適な実スペクトルと最も精度良く合致する理論スペクトルとの合致精度が閾値以上か否かを判断する。 More specifically, when the measurement unit 14 obtains the optimum real spectrum, the measurement unit 14 determines whether or not the coincidence accuracy between the optimum real spectrum and the theoretical spectrum that most accurately matches the optimum real spectrum is equal to or higher than a threshold value. .
上記の合致精度が閾値以上の場合、測定部１４は、上記の最適な実スペクトルに基づいて測定パターン２の構造を測定する。つまり、測定部１４は、上記の最適な実スペクトルと最も精度よく合致する理論スペクトルに対応するモデルパターンの構造を、測定パターン２の構造として測定する。 When the matching accuracy is equal to or higher than the threshold, the measurement unit 14 measures the structure of the measurement pattern 2 based on the optimal actual spectrum. That is, the measurement unit 14 measures the structure of the model pattern corresponding to the theoretical spectrum that most accurately matches the optimum actual spectrum as the structure of the measurement pattern 2.
一方、上記の合成精度が閾値未満の場合、測定部１４は、測定パターン２への光の投射を再び実行する旨の再実行指示を制御部１３に通知する。制御部１３は、再実行指示を受け付けると、出射部１１を制御して、光を測定パターン２の複数の位置のそれぞれに再び入射させる。そして、検出部１２がその再び入射された光に応じた反射回折光のそれぞれを検出すると、測定部１４は、それらの検出結果に基づいて、最適な実スペクトルを再び求める。 On the other hand, when the synthesis accuracy is less than the threshold value, the measurement unit 14 notifies the control unit 13 of a re-execution instruction to re-execute the projection of light onto the measurement pattern 2. When the control unit 13 receives the re-execution instruction, the control unit 13 controls the emission unit 11 so that light is incident again on each of the plurality of positions of the measurement pattern 2. And if the detection part 12 detects each of the reflected diffracted light according to the incident light again, the measurement part 14 will obtain | require an optimal real spectrum again based on those detection results.
その後、このような動作セットが最適な実スペクトルの合致精度が閾値以上になるまで繰り返される。なお、光を測定パターン２に再入射させる際、制御部１３は、前回の入射位置とは異なる位置に投射光が入射されるように、制御部１３は、投光側偏向光学系２３による投射光の偏向方向を調整してもよい。また、測定部１４は、予め定められた観測回数以上、合成精度が閾値未満であると判断すると、今までに求めた最適な実スペクトルのうち、最も理論スペクトルと精度良く合致する実スペクトルに基づいて、測定パターン２の構造を測定してもよい。 Thereafter, such an operation set is repeated until the optimum accuracy of matching the actual spectrum becomes equal to or higher than a threshold value. Note that when the light is incident again on the measurement pattern 2, the control unit 13 projects the projection by the light projection side deflection optical system 23 so that the projection light is incident at a position different from the previous incident position. The light deflection direction may be adjusted. Further, when the measurement unit 14 determines that the synthesis accuracy is less than the threshold value for the predetermined number of observations or more, the measurement unit 14 is based on the actual spectrum that most accurately matches the theoretical spectrum among the optimum actual spectra obtained so far. Thus, the structure of the measurement pattern 2 may be measured.
本実施形態によれば、測定パターン２の構造をより精度良く測定することが可能になる。 According to this embodiment, the structure of the measurement pattern 2 can be measured with higher accuracy.
このように本実施形態によるパターン測定装置は、制御部（１３）は、測定部（１４）にて選別された実スペクトルと、当該実スペクトルに対応する理論スペクトルとが合致する精度が閾値未満の場合、光をパターン（２）上の複数の位置のそれぞれに再び入射させ、測定部（１４）は、上記の精度が閾値以上の場合、当該実スペクトルと最も精度よく合致する理論スペクトルに対応するモデルパターンの構造を、パターン（２）の構造として測定するように構成される。 As described above, in the pattern measurement apparatus according to the present embodiment, the control unit (13) has an accuracy that the actual spectrum selected by the measurement unit (14) matches the theoretical spectrum corresponding to the actual spectrum is less than the threshold value. The light is incident again on each of the plurality of positions on the pattern (2), and the measurement unit (14) corresponds to the theoretical spectrum that most accurately matches the actual spectrum when the accuracy is equal to or greater than the threshold. The structure of the model pattern is configured to be measured as the structure of the pattern (2).
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。 In each embodiment described above, the illustrated configuration is merely an example, and the present invention is not limited to the configuration.
例えば、パターンは、半導体ウェハー５２に形成された測定パターン２であるとしていたが、実際には、任意のターゲット上に形成されたものでもよい。 For example, the pattern is the measurement pattern 2 formed on the semiconductor wafer 52. However, the pattern may actually be formed on an arbitrary target.
１ スクライブ領域
２ 測定パターン
１１ 出射部
１２ 検出部
１３ 制御部
１４ 測定部
２１ 光源
２２ 偏光子
２３ 投光側偏向光学系
２３Ａ、２３Ｂ 投光側屈折板
３１ 受光側偏向光学系
３１Ａ、３１Ｂ 受光側屈折板
３２ 検光子
３３ 分光器
３４ ディテクターアレイ
５１ ステージ
５２ 半導体ウェハー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scribe area | region 2 Measurement pattern 11 Emitting part 12 Detection part 13 Control part 14 Measurement part 21 Light source 22 Polarizer 23 Light emission side deflection optical system 23A, 23B Light emission side refractive plate 31 Light reception side deflection optical system 31A, 31B Light reception side refraction Plate 32 Analyzer 33 Spectrometer 34 Detector array 51 Stage 52 Semiconductor wafer
Claims (14)
前記パターンに光を出射する出射部と、
前記出射部を制御して、前記光を前記パターン上の複数の位置のそれぞれに入射させる制御部と、
前記光に応じた各位置からの反射回折光のそれぞれを検出する検出部と、
各検出結果に基づいて、前記パターンの構造を測定する測定部と、を有するパターン測定装置。 A pattern measuring device for measuring the structure of a pattern,
An emission part for emitting light to the pattern;
A control unit that controls the emission unit to cause the light to enter each of a plurality of positions on the pattern;
A detection unit for detecting each of the reflected diffracted light from each position according to the light;
A pattern measuring apparatus comprising: a measuring unit configured to measure the structure of the pattern based on each detection result.
前記測定部は、前記精度が前記閾値以上の場合、当該実スペクトルと最も精度よく合致する理論スペクトルに対応するモデルパターンの構造を、前記パターンの構造として測定する、請求項２に記載のパターン測定装置。 When the accuracy that the actual spectrum selected by the measurement unit matches the theoretical spectrum corresponding to the actual spectrum is less than a threshold, the control unit re-directs the light to each of a plurality of positions on the pattern. Incident,
The pattern measurement according to claim 2, wherein, when the accuracy is equal to or greater than the threshold, the measurement unit measures a model pattern structure corresponding to a theoretical spectrum that most accurately matches the actual spectrum as the pattern structure. apparatus.
前記光を出射する光源と、
前記光源および前記パターンの間の光路上に設けられ、前記光を偏向する第１の偏向光学系と、を有し、
前記制御部は、前記第１の偏向光学系による前記光の偏向方向を切り替えて、前記光を前記複数の位置に順番に入射させる、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパターン測定装置。 The emitting part is
A light source that emits the light;
A first deflection optical system provided on an optical path between the light source and the pattern and deflecting the light,
5. The pattern measurement according to claim 1, wherein the control unit switches a deflection direction of the light by the first deflection optical system and causes the light to sequentially enter the plurality of positions. 6. apparatus.
前記制御部は、前記第１の屈折板の回転角を調整して、前記光の偏向方向を切り替える、請求項５に記載のパターン測定装置。 The first deflection optical system has a first refracting plate that rotates about a predetermined rotation axis,
The pattern measurement apparatus according to claim 5, wherein the control unit switches a deflection direction of the light by adjusting a rotation angle of the first refracting plate.
各第１の屈折板の回転軸がそれぞれ異なる、請求項６に記載のパターン測定装置。 There are a plurality of the first refracting plates,
The pattern measuring apparatus according to claim 6, wherein the rotation axes of the first refracting plates are different from each other.
前記反射回折光を検出する検出素子と、
前記パターンおよび前記検出素子の間の光路上に設けられ、前記反射回折光を偏向する第２の偏向光学系をさらに有し、
前記制御部は、前記位置に応じて、前記第２の偏向光学系による前記反射回折光の偏向方向を切り替える、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のパターン測定装置。 The detector is
A detection element for detecting the reflected diffracted light;
A second deflection optical system that is provided on an optical path between the pattern and the detection element and deflects the reflected diffracted light;
The pattern measurement apparatus according to claim 1, wherein the control unit switches a deflection direction of the reflected diffracted light by the second deflection optical system according to the position.
前記制御部は、前記第２の屈折板の回転角を調整して、前記反射回折光の偏向方向を切り替える、請求項８に記載のパターン測定装置。 The second deflection optical system has a second refracting plate that rotates about a predetermined rotation axis,
The pattern measurement apparatus according to claim 8, wherein the control unit adjusts a rotation angle of the second refracting plate to switch a deflection direction of the reflected diffracted light.
各第２の屈折板の回転軸がそれぞれ異なる、請求項９に記載のパターン測定装置。 There are a plurality of the second refracting plates,
The pattern measuring apparatus according to claim 9, wherein the rotation axes of the second refracting plates are different from each other.
前記パターンに光を出射する出射部を制御して、前記光を前記パターン上の複数の位置のそれぞれに入射させるステップと、
前記光に応じた各位置からの反射回折光のそれぞれを検出するステップと、
各検出結果に基づいて、前記パターンの構造を測定するステップと、を含むパターン測定方法。 A pattern measuring method for measuring the structure of a pattern,
Controlling an emission part that emits light to the pattern, and causing the light to enter each of a plurality of positions on the pattern;
Detecting each of the reflected diffracted light from each position according to the light;
Measuring the structure of the pattern based on each detection result.
当該精度が前記閾値以上の場合、当該実スペクトルと最も精度よく合致する理論スペクトルに対応するモデルパターンの構造を、前記パターンの構造として測定する、請求項１２に記載のパターン測定方法。 In the measuring step, when the accuracy of matching the selected real spectrum and the theoretical spectrum corresponding to the real spectrum is less than a threshold, the light is incident again on each of a plurality of positions on the pattern,
The pattern measurement method according to claim 12, wherein, when the accuracy is equal to or higher than the threshold, a model pattern structure corresponding to a theoretical spectrum that most accurately matches the actual spectrum is measured as the pattern structure.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020121565A1 (en) * | 2019-07-04 | 2020-06-18 | 株式会社日立ハイテク | Three-dimensional shape detection device, method, and plasma processing device |
| KR20200102505A (en) * | 2018-02-02 | 2020-08-31 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | How to optimize the measurement process |
-
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- 2012-01-19 JP JP2012008750A patent/JP2013148447A/en active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102423516B1 (en) * | 2018-02-02 | 2022-07-20 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | How to optimize your metrology process |
| KR20200102505A (en) * | 2018-02-02 | 2020-08-31 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | How to optimize the measurement process |
| CN111684360A (en) * | 2018-02-02 | 2020-09-18 | Asml荷兰有限公司 | Method for optimizing measurement process |
| JP2021513098A (en) * | 2018-02-02 | 2021-05-20 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | How to optimize the metrology process |
| JP7165195B2 (en) | 2018-02-02 | 2022-11-02 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | How to optimize metrology processes |
| CN111684360B (en) * | 2018-02-02 | 2023-09-15 | Asml荷兰有限公司 | Method for optimizing measurement process |
| KR20210004938A (en) * | 2019-07-04 | 2021-01-13 | 주식회사 히타치하이테크 | Three-dimensional shape detection apparatus, method, and plasma processing apparatus |
| JPWO2020121565A1 (en) * | 2019-07-04 | 2021-02-15 | 株式会社日立ハイテク | 3D shape detectors, methods, and plasma processing equipment |
| CN112449673A (en) * | 2019-07-04 | 2021-03-05 | 株式会社日立高新技术 | Three-dimensional shape detection device, method and plasma processing device |
| TWI744877B (en) * | 2019-07-04 | 2021-11-01 | 日商日立全球先端科技股份有限公司 | Three-dimensional shape detection device, method, and plasma processing device |
| KR102400376B1 (en) * | 2019-07-04 | 2022-05-23 | 주식회사 히타치하이테크 | Three-dimensional shape detection apparatus, method, and plasma processing apparatus |
| WO2020121565A1 (en) * | 2019-07-04 | 2020-06-18 | 株式会社日立ハイテク | Three-dimensional shape detection device, method, and plasma processing device |
| US11561089B2 (en) | 2019-07-04 | 2023-01-24 | Hitachi High-Tech Corporation | Three-dimensional shape detection apparatus, three-dimensional shape detection method and plasma processing apparatus |
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