JP2013200180A - Pattern shape measurement instrument and pattern shape measurement method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow measurement with high reliability and accuracy.SOLUTION: In a pattern shape measurement method, a plurality of shape models are created with respect to a measurement object pattern, a first optical condition for shape model determination and a second optical condition for shape measurement are determined, a shape model most suitable for shape measurement of the measurement object pattern is selected from among the plurality of shape models, and a shape of the measurement object pattern is calculated by fitting of second and third waveforms. The first and second optical conditions are determined in accordance with first waveforms obtained under a plurality of optical conditions with respect to the plurality of shape models. The most suitable shape model is selected using feature quantities of the first waveforms. The second waveforms are acquired correspondingly to dimensions of the selected shape model while successively changing the dimensions of the selected shape model. The third waveform is acquired by irradiating the measurement object pattern with light under the second optical condition.

Description

本発明の実施形態は、パターン形状計測装置およびパターン形状計測方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a pattern shape measuring apparatus and a pattern shape measuring method.

半導体装置の製造プロセスでの形状計測方法として、スキャタロメトリ(Scatterometry)と呼ばれる技術がある。この測定方法は、繰り返し周期を有する計測対象パターンについて、その形状変化をシミュレーションにより予測して理論波形を予め取得しておき、計測対象パターンに実際に光を照射して得られた信号波形と、理論波形とをフィッティング(fitting)することにより、測定対象パターンの3次元形状を求める手法である。この手法は、非破壊、高スループット、高精度で断面計測ができるため、配線幅や高さなどの形状計測を行う手法として近年特に注目されている。   As a shape measuring method in the manufacturing process of a semiconductor device, there is a technique called scatterometry. In this measurement method, for a measurement target pattern having a repetition period, its shape change is predicted by simulation to obtain a theoretical waveform in advance, and a signal waveform obtained by actually irradiating the measurement target pattern with light, This is a technique for obtaining a three-dimensional shape of a measurement target pattern by fitting a theoretical waveform. Since this method can perform cross-sectional measurement with non-destructive, high throughput, and high accuracy, it has attracted particular attention in recent years as a method for measuring shapes such as wiring width and height.

スキャタロメトリは、測定を実行する前に、形状モデルの作成を必要とする。形状モデルは断面SEM(Scanning Electron Microscope)等から得られた実画像等を参考にしつつ、主に、四角、台形等を組み合わせて作成する(図2参照)。そのモデルを元に、マックスウェル(Maxwell)方程式から光学的振る舞いを解いた理論波形を作成する。計測する場合は、計測波形と理論波形との一致率が最も高くなるように、形状モデルを構成する各パーツの寸法、高さ等のパラメータ(以下、「構成パラメータ」という)を漸次変更していき、計測波形と理論波形の差が最も小さくなった時の各数値を測定値として出力する。   Scatterometry requires the creation of a shape model before performing measurements. The shape model is created mainly by combining squares, trapezoids, etc. with reference to an actual image obtained from a cross-sectional SEM (Scanning Electron Microscope) or the like (see FIG. 2). Based on the model, a theoretical waveform is created by solving the optical behavior from the Maxwell equation. When measuring, gradually change the parameters such as dimensions and height (hereinafter referred to as “configuration parameters”) of each part of the shape model so that the matching rate between the measured waveform and the theoretical waveform is the highest. Then, each numerical value when the difference between the measured waveform and the theoretical waveform becomes the smallest is output as a measured value.

この一方、フィッティングを簡素化する手法として、ライブラリ法がある。理論波形を必要とする点は、上述した形状モデルを個別に作成する方法と同じだが、ライブラリ法では、事前に想定されるあらゆる理論波形を作成してライブラリとして保有しておく点が異なる。そして、計測時にライブラリの中から最適な波形を抽出することにより、フィッティングにかかるシミュレーション時間を短縮することができる。   On the other hand, there is a library method as a method for simplifying the fitting. The point that a theoretical waveform is required is the same as the method for individually creating the shape model described above, but the library method is different in that all theoretical waveforms assumed in advance are created and held as a library. Then, by extracting an optimal waveform from the library at the time of measurement, the simulation time required for fitting can be shortened.

このように、スキャタロメトリにおいては最初の形状モデル作成が重要になる。半導体装置の製造プロセスにおいて、成膜装置や、エッチング(Etching)装置等の製造装置の変更や製造条件の変更は多々あり、それに伴ってパターン形状の変化が当然に起こり得る。特に、被計測箇所が、それとは異なる箇所の形状変化の影響を被って誤った数値を出す問題は多々ある。この形状変化が、スキャタロメトリの形状モデルの想定の範囲内であれば、問題なく計測可能であるが、想定以上に変化した場合は、形状モデルが追従できなくなり、間違った数値を出力してしまことになる。   Thus, the first shape model creation is important in scatterometry. In the manufacturing process of a semiconductor device, there are many changes in a manufacturing apparatus such as a film forming apparatus and an etching apparatus, and changes in manufacturing conditions, and a change in pattern shape can naturally occur accordingly. In particular, there are many problems in which the measurement target part is affected by the shape change of a part different from that and gives an incorrect numerical value. If this shape change is within the range of the scatterometry shape model, it can be measured without problems, but if it changes more than expected, the shape model will not be able to follow and an incorrect value will be output. It will be Shimadzu.

その対処法として、再度、断面SEM画像等を元に形状モデルを組みなおす必要がある。   As a countermeasure, it is necessary to reassemble the shape model based on the cross-sectional SEM image or the like.

しかしながら、その場合は可変パラメータが多くなり、解の候補が複数存在してしまい、間違った数値を出力し、却って再現性の低下を招く可能性があるという問題があった。   However, in this case, there are problems that the number of variable parameters increases, and there are a plurality of solution candidates, and an incorrect numerical value is output, which may cause a decrease in reproducibility.

特開2003−344029号公報JP 2003-344029 A

本発明が解決しようとする課題は、製造プロセス変更に伴って想定以上にパターンの形状が変化した場合であっても高い信頼性および精度での測定を可能にするパターン形状計測装置およびパターン形状計測方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is a pattern shape measuring apparatus and pattern shape measuring device that enable measurement with high reliability and accuracy even when the shape of the pattern changes more than expected due to a change in the manufacturing process. Is to provide a method.

実施形態のパターン形状計測方法は、繰り返し周期を有する計測対象パターンについて複数の形状モデルを作成する工程と、形状モデル判別に用いられる第1の光学条件と形状計測に用いられる第2の光学条件とを決定する工程と、前記複数の形状モデルから前記計測対象パターンの形状計測に最適の形状モデルを選択する工程と、第2および第3の波形を取得する工程と、第2および第3の波形のフィッティングにより前記計測対象パターンの形状を算出する工程とを持つ。前記第1および第2の光学条件は、前記複数の形状モデルについて複数の光学条件下で得られる第1の波形から決定される。前記最適の形状モデルは、前記第1の波形の特徴量を用いて選択される。前記第2の波形は、選択された形状モデルについて寸法を順次変更しながらそれぞれの寸法に対応して取得される。前記第3の波形は前記第2の光学条件下で前記計測対象パターンに光を照射して取得される。   The pattern shape measurement method of the embodiment includes a step of creating a plurality of shape models for a measurement target pattern having a repetition period, a first optical condition used for shape model discrimination, and a second optical condition used for shape measurement. Determining the optimum shape model for shape measurement of the measurement target pattern from the plurality of shape models, obtaining the second and third waveforms, and the second and third waveforms And calculating the shape of the measurement target pattern by fitting. The first and second optical conditions are determined from first waveforms obtained under a plurality of optical conditions for the plurality of shape models. The optimum shape model is selected using the feature quantity of the first waveform. The second waveform is acquired corresponding to each dimension while sequentially changing the dimension of the selected shape model. The third waveform is acquired by irradiating the measurement target pattern with light under the second optical condition.

実施形態1による形状計測装置の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a shape measuring apparatus according to Embodiment 1. FIG. 形状モデルの作成方法を説明する図。The figure explaining the creation method of a shape model. プロセス変動前に想定された形状モデルおよび近似形状の一例を示す図。The figure which shows an example of the shape model assumed before process variation, and an approximate shape. プロセス変動後に想定された形状モデルおよび近似形状の一例を示す図。The figure which shows an example of the shape model assumed after process fluctuation | variation, and an approximate shape. 実施形態1によるパターン形状計測方法で使用される形状モデルの一例を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a shape model used in the pattern shape measurement method according to the first embodiment. 実施形態1によるパターン形状計測方法で使用される形状モデルの他の一例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating another example of a shape model used in the pattern shape measurement method according to the first embodiment. 実施形態1によるパターン形状計測方法の基本フローを示すフローチャート。5 is a flowchart showing a basic flow of a pattern shape measuring method according to the first embodiment. 光学条件の決定方法の具体的手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the specific procedure of the determination method of optical conditions. 形状測定の具体的手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the specific procedure of shape measurement. 図5に示す近似形状に寸法を規定した一例を示す図。The figure which shows an example which prescribed | regulated the dimension to the approximate shape shown in FIG. 図6に示す近似形状に寸法を規定した一例を示す図。The figure which shows an example which prescribed | regulated the dimension to the approximate shape shown in FIG. 図5および図6に示す形状モデルについて垂直方向に光を入射して得られる理論波形の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the theoretical waveform obtained by injecting light into a perpendicular direction about the shape model shown in FIG. 5 and FIG. 図5および図6に示す形状モデルについて垂直方向に光を入射して得られる理論波形の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the theoretical waveform obtained by injecting light into a perpendicular direction about the shape model shown in FIG. 5 and FIG. 図5に示す形状モデルについて所望の計測寸法を変動させた場合の理論波形の一例を示す図。The figure which shows an example of a theoretical waveform at the time of changing a desired measurement dimension about the shape model shown in FIG. 図5に示す形状モデルについて所望の計測寸法を変動させた場合の理論波形の一例を示す図。The figure which shows an example of a theoretical waveform at the time of changing a desired measurement dimension about the shape model shown in FIG. 図6に示す形状モデルについて所望の計測寸法を変動させた場合の理論波形の一例を示す図。The figure which shows an example of a theoretical waveform at the time of changing a desired measurement dimension about the shape model shown in FIG. 図6に示す形状モデルについて所望の計測寸法を変動させた場合の理論波形の一例を示す図。The figure which shows an example of a theoretical waveform at the time of changing a desired measurement dimension about the shape model shown in FIG. 図5および図6に示す形状モデルについて水平方向に光を入射して得られる理論波形の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the theoretical waveform obtained by injecting light into a horizontal direction about the shape model shown in FIG. 5 and FIG. 図5および図6に示す形状モデルについて水平方向に光を入射して得られる理論波形の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the theoretical waveform obtained by injecting light into a horizontal direction about the shape model shown in FIG. 5 and FIG. 図5に示す形状モデルについて所望の計測寸法を変動させた場合の理論波形の一例を示す図。The figure which shows an example of a theoretical waveform at the time of changing a desired measurement dimension about the shape model shown in FIG. 図5に示す形状モデルについて所望の計測寸法を変動させた場合の理論波形の一例を示す図。The figure which shows an example of a theoretical waveform at the time of changing a desired measurement dimension about the shape model shown in FIG. 図6に示す形状モデルについて所望の計測寸法を変動させた場合の理論波形の一例を示す図。The figure which shows an example of a theoretical waveform at the time of changing a desired measurement dimension about the shape model shown in FIG. 図6に示す形状モデルについて所望の計測寸法を変動させた場合の理論波形の一例を示す図。The figure which shows an example of a theoretical waveform at the time of changing a desired measurement dimension about the shape model shown in FIG.

以下、実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。各図において同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は適宜省略する。また、以下の実施の形態では、リソグラフィ工程やエッチング工程等の半導体装置の製造工程で作成される微細パターンを計測する場合を取り上げて説明するが、本発明はこの場合に限定されるものでは決してなく、例えば、液晶パネル製造工程等他の様々な産業分野におけるパターン評価全般に適用可能である点に留意されたい。本明細書において、「パターン」は実際の製品を構成するものに限らず、製造工程で作成された後に除去されるレジストパターンを含む。   Hereinafter, some embodiments will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted as appropriate. Further, in the following embodiments, a case where a fine pattern created in a semiconductor device manufacturing process such as a lithography process or an etching process is measured will be described, but the present invention is not limited to this case. However, it should be noted that the present invention is applicable to general pattern evaluation in various other industrial fields such as a liquid crystal panel manufacturing process. In the present specification, the “pattern” is not limited to what constitutes an actual product, but includes a resist pattern that is removed after being created in the manufacturing process.

(A)パターン形状計測装置の実施形態
図1は、実施形態1による形状計測装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す形状計測装置は、分光エリプソメトリタイプのスキャタロメトリ装置であり、光源1と、偏光子2と、ステージSと、検光子4と、分光器5と、検出器6と、検出信号処理部7と、光学系制御部8と、制御コンピュータ9と、形状算出部10と、光学条件決定部11と、メモリMR1〜MR3と、を備える。
(A) Embodiment of Pattern Shape Measuring Device FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a shape measuring device according to the first embodiment. The shape measuring apparatus shown in the figure is a spectroscopic ellipsometry type scatterometry apparatus, and includes a light source 1, a polarizer 2, a stage S, an analyzer 4, a spectrometer 5, a detector 6, and a detection. A signal processing unit 7, an optical system control unit 8, a control computer 9, a shape calculation unit 10, an optical condition determination unit 11, and memories MR1 to MR3 are provided.

光源1は、白色光を発光する。ステージSは、光学系制御部8から制御信号が与えられたアクチュエータ(図示せず)が行う並進運動および回転運動(ψ方向)によりウェーハ3を移動する。ウェーハ3の表面には、任意のパターンをウェーハ3上に実際に作成して得られた計測対象としてのパターンTPが作成されている。   The light source 1 emits white light. The stage S moves the wafer 3 by translational motion and rotational motion (φ direction) performed by an actuator (not shown) to which a control signal is given from the optical system control unit 8. A pattern TP as a measurement target obtained by actually creating an arbitrary pattern on the wafer 3 is created on the surface of the wafer 3.

図1に示すパターンTPは、互いに直交する2方向にそれぞれ所定のピッチで配置された矩形パターンの一例であるが、このようなパターンに限ることなく、繰り返し周期を有するものであれば、ライン・アンド・スペースパターンや、一方向もしくは互いに直交する2方向に所定ピッチで配置された穴パターン、または、穴パターン、矩形パターンおよびラインパターンの少なくともいずれかが混在するパターンも本実施形態において形状測定の対象となり得る。   The pattern TP shown in FIG. 1 is an example of a rectangular pattern arranged at a predetermined pitch in two directions orthogonal to each other. However, the pattern TP is not limited to such a pattern. An and space pattern, a hole pattern arranged at a predetermined pitch in one direction or two directions orthogonal to each other, or a pattern in which at least one of a hole pattern, a rectangular pattern, and a line pattern is mixed is also used for shape measurement in this embodiment. Can be a target.

光源1から出射した白色光は、偏光子2を介して角度θの入射角でパターンTPに入射する。パターンTPで反射した光は検光子4を介して分光器5により分光され、検出器6で検出される。検出器6は、パターンTPの実際の分光波形の信号を出力し、検出信号処理部7へ与える。検出信号処理部7は、検出器6の出力信号から計測波形データを生成してメモリMR2に記憶させる。   White light emitted from the light source 1 enters the pattern TP via the polarizer 2 at an incident angle of angle θ. The light reflected by the pattern TP is split by the spectroscope 5 through the analyzer 4 and detected by the detector 6. The detector 6 outputs the signal of the actual spectral waveform of the pattern TP and gives it to the detection signal processing unit 7. The detection signal processing unit 7 generates measurement waveform data from the output signal of the detector 6 and stores it in the memory MR2.

本実施形態において、光源1、偏光子2、ステージS、検光子4、分光器5、検出器6、検出信号処理部7、および光学系制御部8は、例えば計測波形取得手段に対応する。   In the present embodiment, the light source 1, the polarizer 2, the stage S, the analyzer 4, the spectrometer 5, the detector 6, the detection signal processing unit 7, and the optical system control unit 8 correspond to, for example, a measurement waveform acquisition unit.

光学条件決定部11は、メモリMR3から検査対象パターンTPに関する複数の形状モデルに関するデータを取り出し、シミュレーションにより複数の光学条件下で各形状モデルについて波形を取得し、得られた波形から形状モデル判定用の光学条件と形状計測用の光学条件とを決定し、取得した波形とともに制御コンピュータ9へ与える。   The optical condition determination unit 11 extracts data on a plurality of shape models related to the inspection target pattern TP from the memory MR3, acquires a waveform for each shape model under a plurality of optical conditions by simulation, and determines the shape model from the obtained waveform. And the optical condition for shape measurement are determined and given to the control computer 9 together with the acquired waveform.

コンピュータ9は、光学条件決定部11から与えられた光学条件のデータと、光学条件決定の際に用いた波形の特徴量とを用いて最適の形状モデルを選択し、メモリMR1に格納された各形状モデル毎のレシピから最適の形状モデルのレシピを取り出して形状算出部10に与える。制御コンピュータ9は、本実施形態において例えば形状モデル選択手段に対応する。   The computer 9 selects an optimal shape model using the optical condition data given from the optical condition determination unit 11 and the waveform feature amount used in determining the optical condition, and stores each shape model stored in the memory MR1. The optimum shape model recipe is extracted from the recipe for each shape model and is given to the shape calculation unit 10. In the present embodiment, the control computer 9 corresponds to, for example, a shape model selection unit.

形状算出部10は、制御コンピュータ9を介して検出信号処理部7から検査対象パターンTPの計測用波形を与えられ、最適形状モデルの構成パラメータを順次に変更しながらシミュレーションにより各パラメータ毎の理論波形、または理論波形の集まりであるライブラリを取得し、計測用波形との間でフィッティングを行って検査対象パターンTPの形状を算出し、算出結果を出力する。   The shape calculation unit 10 is provided with a measurement waveform of the inspection target pattern TP from the detection signal processing unit 7 via the control computer 9, and the theoretical waveform for each parameter by simulation while sequentially changing the configuration parameters of the optimum shape model. Alternatively, a library that is a collection of theoretical waveforms is acquired, fitting with measurement waveforms, the shape of the inspection target pattern TP is calculated, and the calculation result is output.

以下、図1に示すパターン形状計測装置を用いたパターン形状計測方法について図面を参照しながらより具体的に説明する。   Hereinafter, a pattern shape measuring method using the pattern shape measuring apparatus shown in FIG. 1 will be described more specifically with reference to the drawings.

(1)理論波形またはライブラリの準備
スキャタロメトリにて計測する場合、理論波形の事前作成が必要である。この理論波形を作成するために、まず、実際に作成した計測対象パターンTPを撮像した画像(以下、「実画像」という)を元にした形状モデルを組み立てる必要がある。形状モデルは、例えば図2に示すように、実画像を元に主として四角や台形等の簡易な形状を組み合わせて作成する。そして、その形状モデルに光を照射した場合の光学的振る舞いをマックスウェル方程式から解くことで理論波形が作成される。理論波形の計算は、RCWA法(igorous oupled ave nalysis)またはFDTD法(inite ifference ime omain)で可能であるが、パターンの周期性が必要なスキャタロメトリでは、計算時間が短いRCWAを使用することが多い。
(1) Preparation of theoretical waveform or library When measuring with scatterometry, it is necessary to create a theoretical waveform in advance. In order to create this theoretical waveform, first, it is necessary to assemble a shape model based on an image (hereinafter referred to as “real image”) obtained by capturing an actually created measurement target pattern TP. For example, as shown in FIG. 2, the shape model is created mainly by combining simple shapes such as a square and a trapezoid based on an actual image. Then, a theoretical waveform is created by solving the optical behavior when the shape model is irradiated with light from the Maxwell equation. Calculation of synthetic seismograms is susceptible in RCWA method (R igorous C oupled W ave A nalysis) or the FDTD method (F inite D ifference T ime D omain), the periodicity scatterometry required pattern, computed In many cases, RCWA with a short time is used.

(2)形状モデルの準備
以下では、製造工程の中途でプロセス装置が変更され、これに起因して想定以上にパターン形状が変化した場合の形状測定について説明する。
(2) Preparation of Shape Model In the following, shape measurement when the process apparatus is changed during the manufacturing process and the pattern shape changes more than expected due to this change will be described.

プロセス装置の変更前は、例えば図2のような形状モデルを想定していたが、プロセス装置の変更から、例えば図3や図4のような形状も発生する可能性があると、これらの形状をもモデルに含む形状計測の必要が生じる。この場合、図3の形状については、図2の形状モデルで台形2の下辺の寸法を変えてマッチングを行えば、計測可能である。しかしながら、図4の場合は、マッチング不可能である。図4の形状モデルについてもマッチングする場合は台形1〜3および四角1でモデリングする必要がある。このように、モデルを組み直せば計測自体は可能であるが、非常に手間の掛かる作業となる。   Prior to the change of the process apparatus, a shape model as shown in FIG. 2 was assumed, for example. However, if there is a possibility that the shape as shown in FIG. 3 or FIG. It is necessary to measure the shape including the model. In this case, the shape of FIG. 3 can be measured by performing matching by changing the size of the lower side of the trapezoid 2 in the shape model of FIG. However, in the case of FIG. 4, matching is impossible. When matching the shape model of FIG. 4 as well, it is necessary to model with trapezoids 1 to 3 and square 1. As described above, the measurement itself can be performed by reassembling the model, but it is a very laborious work.

そのため、事前に変化を予測し、形状を細かくし、如何なる変化にも追従出来るように形状モデルを組む方法もある。例えば図2の形状から出発して図4の形状まで事前に予測し、モデルを組んでおけば、図3および図4の形状も計測可能であるが、その場合は可変パラメータが多くなり、解の候補が複数存在してしまい、間違った数値を出力する可能性が高くなる。   Therefore, there is a method of predicting the change in advance, making the shape fine, and building a shape model so as to follow any change. For example, if the shape shown in FIG. 2 is predicted in advance and the shape shown in FIG. 4 is predicted in advance and the model is built, the shapes shown in FIGS. 3 and 4 can also be measured. There is a high possibility that an incorrect numerical value is output because there are a plurality of candidates.

本実施形態では、一例として、例えば、元々図5の形状モデルAの形状を想定して作成されていたが、プロセス装置の変更により、図6に示す形状モデルBの形状も混在するようになるプロセスを取り挙げる。   In the present embodiment, for example, the shape model A was originally created assuming the shape of the shape model A of FIG. 5, but the shape of the shape model B shown in FIG. Take up the process.

まず、図5の近似形状CFAに対し、図10に示すように寸法を規定する。また、図6の近似形状CFBに対し、図11に示すように寸法を規定する。ここで、本例のプロセスにおいて、プロセス管理を行いたい寸法をCD2とする。本実施形態において、これらの形状モデルA,B、および近似形状CFA,CFBおよびそれぞれの寸法は、予め作成・規定されてメモリMR2に格納される。   First, dimensions are defined for the approximate shape CFA of FIG. 5 as shown in FIG. Also, the dimensions are defined as shown in FIG. 11 for the approximate shape CFB of FIG. Here, in the process of this example, a dimension for which process management is to be performed is CD2. In the present embodiment, these shape models A and B and approximate shapes CFA and CFB and their dimensions are created and defined in advance and stored in the memory MR2.

(3)光学条件の決定
光学条件決定部11は、メモリMR2から形状モデルA,Bに関するデータを取り込み、シミュレーションを用いた理論波形の作成・分析により、以下の方法で形状モデル判別用の光学条件と、形状計測用の光学条件を決定する。
(3) Determination of optical conditions The optical condition determination unit 11 takes in data relating to the shape models A and B from the memory MR2 and creates and analyzes a theoretical waveform using simulation, thereby determining the optical conditions for determining the shape model by the following method. Then, the optical conditions for shape measurement are determined.

本実施形態では、形状計測に際していずれの形状モデルを採用すべきかの判定基準としてレシピ判別用波形を用いる。そして、レシピ判別用波形についてどのような光学条件下で取得することが適切かを選択する必要がある。レシピ判別用波形については後に詳述する。   In the present embodiment, a recipe determination waveform is used as a determination criterion as to which shape model should be employed for shape measurement. Then, it is necessary to select under what optical conditions it is appropriate to acquire the recipe discrimination waveform. The recipe discrimination waveform will be described in detail later.

本実施形態では光学条件として、光Liの検査対象パターンTPに対する入射方向とその波長を取り挙げる。プロセス装置に応じて、入射偏光角、結像偏光角、配線に対する角度、平面方向の入射角等を考慮する必要があるが、それらに対しても、下記手順と同様に行えば良い。   In this embodiment, the incident direction of the light Li with respect to the inspection target pattern TP and the wavelength thereof are listed as optical conditions. Depending on the process apparatus, it is necessary to consider the incident polarization angle, the imaging polarization angle, the angle with respect to the wiring, the incident angle in the plane direction, and the like.

光Liの入射方向として、検査対象パターンTPに対して任意の角度を取ることができるが、ここでは説明を簡明にするため、検査対象パターンTPに対して90°(垂直)及び0°(平行)について、シミュレーションした。   The incident direction of the light Li can be an arbitrary angle with respect to the inspection target pattern TP, but here, in order to simplify the description, 90 ° (vertical) and 0 ° (parallel) with respect to the inspection target pattern TP. ) Was simulated.

まず、光Liの入射方向を検査対象パターンTPに対し垂直に入射した場合の形状モデルA(図5参照)での理論波形をシミュレーションで求める。同様にして形状モデルB(図6参照)について、その理論波形をシミュレーションにより求める。そして、これらの理論波形をグラフにプロットする。図12Aおよび図12Bは、これらの理論波形のグラフである。本実施形態のスキャタロメトリ装置は分光エリプソメトリタイプなので、理論波形としては、波長に対する強度比を表すグラフ(図12A)と、波長に対する位相差を表すグラフ(図12B)の2つが得られる。図12Aおよび図12Bにより、形状モデルAと形状モデルBの理論波形を相互に比較すると、いずれの理論波形ともに、250nm〜約280nmの波長においては理論波形に差異が見られず、この一方、約280nm以上の波長においては、理論波形が異なっていることが分かる。   First, a theoretical waveform in the shape model A (see FIG. 5) when the incident direction of the light Li is perpendicularly incident on the inspection target pattern TP is obtained by simulation. Similarly, the theoretical waveform of the shape model B (see FIG. 6) is obtained by simulation. These theoretical waveforms are plotted on a graph. 12A and 12B are graphs of these theoretical waveforms. Since the scatterometry apparatus of this embodiment is of a spectroscopic ellipsometry type, two theoretical waveforms are obtained: a graph showing the intensity ratio with respect to the wavelength (FIG. 12A) and a graph showing the phase difference with respect to the wavelength (FIG. 12B). 12A and 12B, when the theoretical waveforms of the shape model A and the shape model B are compared with each other, there is no difference in the theoretical waveform at a wavelength of 250 nm to about 280 nm. It can be seen that the theoretical waveforms are different at wavelengths of 280 nm or more.

次に、所望の構成パラメータ、本実施形態ではCD2(図10、図11参照)について、その寸法変化時の理論波形を作成して相互比較を行う。形状モデルAにおいて、図10のCD2を基準値から±5nm変えた場合について、シミュレーションした結果の例を図13A、図13Bに示す。図13Aは波長に対する強度比を表すグラフであり、図13Bは波長に対する位相差を表すグラフである。また、形状モデルBについても、同様に、CD2を基準値から±5nm変えた場合について、シミュレーションした結果の例を図14A、図14Bに示す。図14Aは波長に対する強度比を表すグラフであり、図14Bは波長に対する位相差を表すグラフである。   Next, with respect to the desired configuration parameter, in this embodiment, CD2 (see FIGS. 10 and 11), a theoretical waveform at the time of dimensional change is created and compared. In the shape model A, FIGS. 13A and 13B show examples of simulation results when CD2 in FIG. 10 is changed by ± 5 nm from the reference value. FIG. 13A is a graph showing the intensity ratio with respect to the wavelength, and FIG. 13B is a graph showing the phase difference with respect to the wavelength. Similarly, for the shape model B, FIGS. 14A and 14B show examples of simulation results when CD2 is changed by ± 5 nm from the reference value. FIG. 14A is a graph showing the intensity ratio with respect to the wavelength, and FIG. 14B is a graph showing the phase difference with respect to the wavelength.

図13A乃至図14Bから、250nm〜750nmの全波長域において理論波形に差異が見られ、理論波形間で目視確認できないほど差異が小さい波長域が存在しないことが分かる。このことから、検査対象パターンTPに対して垂直な入射方向では、形状モデルAと形状モデルBのいずれかを選択すべきかを判別することが困難であることが分かる。この一方、CD2の寸法変化に対し、理論波形が大きく異なることから、計測感度は高いと言える。   From FIG. 13A to FIG. 14B, it can be seen that there is a difference in the theoretical waveform in the entire wavelength region of 250 nm to 750 nm, and there is no wavelength region in which the difference is so small that it cannot be visually confirmed between the theoretical waveforms. From this, it is understood that it is difficult to determine which of the shape model A and the shape model B should be selected in the incident direction perpendicular to the inspection target pattern TP. On the other hand, it can be said that the measurement sensitivity is high because the theoretical waveform greatly differs with respect to the CD2 dimensional change.

次に、光の入射方向を配線に対し平行に入射した時、形状モデルA,Bの理論波形をシミュレーションした。その結果を図15A、図15Bに示す。図15Aは波長に対する強度比を表すグラフであり、図15Bは波長に対する位相差を表すグラフである。図15A,図15Bから、位相差の理論波形の方が強度比の波形よりも形状モデル間で差異が大きいことが分かる。また、形状モデルAについて、CD2を基準値から±5nm変えた場合について、シミュレーションした結果を図16A、図16Bに示す。また、形状モデルBについても、同様にCD2を基準値から±5nm変えた場合について、シミュレーションした結果を図17A、図17Bに示す。図16Aおよび図17Aは、波長に対する強度比を表すグラフであり、図16Bおよび図17Bは、波長に対する位相差を表すグラフである。   Next, the theoretical waveforms of the shape models A and B were simulated when the light incident direction was incident parallel to the wiring. The results are shown in FIGS. 15A and 15B. FIG. 15A is a graph showing the intensity ratio with respect to the wavelength, and FIG. 15B is a graph showing the phase difference with respect to the wavelength. From FIG. 15A and FIG. 15B, it can be seen that the theoretical waveform of the phase difference has a larger difference between the shape models than the waveform of the intensity ratio. 16A and 16B show simulation results for the shape model A when CD2 is changed by ± 5 nm from the reference value. Similarly, for the shape model B, the simulation results are shown in FIGS. 17A and 17B when CD2 is changed by ± 5 nm from the reference value. 16A and 17A are graphs showing the intensity ratio with respect to the wavelength, and FIGS. 16B and 17B are graphs showing the phase difference with respect to the wavelength.

図15A乃至図16Bから考察すると、CD2の寸法変動に対しは鈍感である一方、形状モデルAと形状モデルBとでほとんど全ての波長域に亘って波形の差があり、すなわち理論波形に差異が見られないのは、図16Bおよび図17Bの波長に対する位相差の波形のうち250nm〜300nmの波長域の波形であることが分かる。   Considering from FIG. 15A to FIG. 16B, while it is insensitive to the dimensional variation of CD2, there is a difference in waveform over almost all wavelength regions between the shape model A and the shape model B, that is, there is a difference in the theoretical waveform. What is not seen is a waveform in a wavelength region of 250 nm to 300 nm among the waveforms of the phase differences with respect to the wavelengths of FIGS. 16B and 17B.

このことから、図15Bに示す位相差の波形のうち250nm〜300nmの波長域でのピーク強度から形状モデルAと形状モデルBのどちらが形状計測に適切であるかを判別することができる。ただし、CD2の寸法変化に対応した波形の変化(図16A乃至図17B)が、配線に垂直に入射した場合(図13A乃至図14B)に比べて小さいことから、計測感度は低いと言える。   From this, it is possible to determine which of the shape model A and the shape model B is appropriate for shape measurement from the peak intensity in the wavelength range of 250 nm to 300 nm in the phase difference waveform shown in FIG. 15B. However, it can be said that the measurement sensitivity is low because the change in the waveform corresponding to the change in the dimension of CD2 (FIGS. 16A to 17B) is smaller than that in the case where it is perpendicularly incident on the wiring (FIGS. 13A to 14B).

以上の分析から、レシピ判別用基準波形としては検査対象パターンTPに対して平行に入射して得られる位相差の波形(図15B)を用い、計測用波形としては、検査対象パターンTPに対して垂直に入射して得られる強度比・位相差の波形(図13A乃至図14B)を用いると良いことが分かった。本実施形態において、図12A乃至図17Bに示す理論波形は例えば第1の波形に対応し、検査対象パターンTPに対して平行に光を入射することは例えば第1の光学条件に対応し、検査対象パターンTPに対して垂直に光を入射することは例えば第2の光学条件に対応する。   From the above analysis, the phase difference waveform (FIG. 15B) obtained by entering parallel to the inspection target pattern TP is used as the recipe determination reference waveform, and the measurement waveform is the inspection target pattern TP. It was found that the intensity ratio / phase difference waveforms (FIGS. 13A to 14B) obtained by perpendicular incidence should be used. In this embodiment, the theoretical waveforms shown in FIGS. 12A to 17B correspond to, for example, the first waveform, and incident light parallel to the inspection target pattern TP corresponds to, for example, the first optical condition, Incident light perpendicular to the target pattern TP corresponds to, for example, the second optical condition.

(4)形状モデルの選択
制御コンピュータ9は、光学条件決定部11から、形状モデル判定用の光学条件のデータと形状計測用の光学条件のデータとを与えられ、制御信号を生成して光学系制御部8に与える。光学系制御部8は制御コンピュータ9からの制御信号に基づいて形状計測装置の光学系を制御し、レシピ判定用信号と計測用信号を出力させ、制御コンピュータ9に供給させる。
(4) Selection of Shape Model The control computer 9 is supplied with optical condition data for shape model determination and optical condition data for shape measurement from the optical condition determination unit 11, and generates a control signal to generate an optical system. This is given to the control unit 8. The optical system control unit 8 controls the optical system of the shape measuring apparatus based on a control signal from the control computer 9, outputs a recipe determination signal and a measurement signal, and supplies them to the control computer 9.

より具体的には、最初に検査対象パターンTPに対し、光源1から垂直に光Liを入射させ、その反射光Loの計測波形を取得する。次に、図示しないアクチュエータにステージSを90°回転させ、光源1から検査対象パターンTPに対し平行に光Liを入射させ、その反射光Loの計測波形(レシピ判別用実測波形)を取得する。制御コンピュータ9は、レシピ判別用実測波形について波長に対する位相差の波形を作成し、レシピ判別用基準波形からレシピ判別用実測波形により近接した波形の形状モデルのレシピを選択する。   More specifically, first, light Li is incident on the inspection target pattern TP vertically from the light source 1, and a measurement waveform of the reflected light Lo is acquired. Next, the stage S is rotated by 90 ° to an actuator (not shown), and light Li is incident on the inspection target pattern TP from the light source 1 in parallel, and a measurement waveform (measurement waveform for recipe determination) of the reflected light Lo is acquired. The control computer 9 creates a waveform of a phase difference with respect to the wavelength for the actual recipe determination waveform, and selects a shape model recipe closer to the actual recipe determination waveform from the recipe determination reference waveform.

本実施形態ではレシピ判別用実測波形で250nm〜300nmの波長域でのピーク強度を算出する。そして、そのピーク強度が0.5以上であれば、形状モデルAを採用し、0.5未満であれば、形状モデルBを採用する。このように採用モデルが決まったら、対応するレシピをメモリMR2から引き出し、計測用波形のデータと共に形状算出部10に与える。本実施形態において、計測用波形は例えば第3の波形に対応し、レシピ判別用実測波形は例えば第4の波形に対応する。   In the present embodiment, the peak intensity in the wavelength region of 250 nm to 300 nm is calculated using the actually measured waveform for recipe discrimination. If the peak intensity is 0.5 or more, the shape model A is adopted, and if it is less than 0.5, the shape model B is adopted. When the adopted model is determined in this way, the corresponding recipe is extracted from the memory MR2 and given to the shape calculation unit 10 together with the measurement waveform data. In the present embodiment, the measurement waveform corresponds to, for example, the third waveform, and the recipe determination actual measurement waveform corresponds to, for example, the fourth waveform.

(5)フィッティングおよび形状計測
形状算出部10は、制御コンピュータ9により選択された形状モデルの構成パラメータ(台形の形状や角度等)のうち狙いのパラメータを順次に変更しながらシミュレーションにより各パラメータ毎の理論波形を取得し、計測用波形との間でフィッティングを行う。各パラメータ毎の理論波形は本実施形態において例えば第2の波形に対応する。
(5) Fitting and shape measurement The shape calculation unit 10 performs simulation for each parameter by simulation while sequentially changing target parameters among the configuration parameters (such as trapezoid shape and angle) of the shape model selected by the control computer 9. Obtain the theoretical waveform and perform fitting with the measurement waveform. The theoretical waveform for each parameter corresponds to, for example, the second waveform in this embodiment.

計測用波形と理論波形とのフィッティングは、事前に設定した初期値と計測データとを重ね合わせるところから開始する。通常、開始段階から両者に差が生じるが、理論波形の形状モデルの構成パラメータを変えていき、随時計測波形と比較し、両者間の差が小さくなるようにしていく。最終的に、最も差が小さくなった場合の各構成パラメータの数値を出力する。上述した例ではCD2の値を変更しながらフィッティングを行って検査対象パターンTPの形状を算出し、算出結果を出力する。   The fitting of the measurement waveform and the theoretical waveform starts from the point where the preset initial value and the measurement data are overlapped. Normally, a difference occurs between the two from the start stage, but the configuration parameters of the shape model of the theoretical waveform are changed, and the difference between the two is reduced as compared with the measured waveform as needed. Finally, the numerical value of each configuration parameter when the difference becomes the smallest is output. In the above-described example, fitting is performed while changing the value of CD2, the shape of the inspection target pattern TP is calculated, and the calculation result is output.

以上述べた実施形態1の形状計測装置によれば、複数の形状モデルについて複数の光学条件下で得られる波形から形状モデル判定用の光学条件と形状計測用の光学条件とを決定する光学条件決定部11と、得られた波形の特徴量を用いて前記複数の形状モデルから計測対象パターンの形状計測に最適の形状モデルを選択する制御コンピュータ9とを備えるので、製造プロセス変更に伴って想定以上にパターンの形状が変化した場合であっても高い信頼性および精度でパターン形状を測定することが可能になる。   According to the shape measurement apparatus of the first embodiment described above, optical condition determination for determining an optical condition for shape model determination and an optical condition for shape measurement from waveforms obtained under a plurality of optical conditions for a plurality of shape models. Unit 11 and a control computer 9 that selects an optimal shape model for measuring the shape of the pattern to be measured from the plurality of shape models using the obtained waveform feature amount. Even when the pattern shape changes, the pattern shape can be measured with high reliability and accuracy.

(B)パターン形状計測方法の実施形態
図7は、本実施形態のパターン形状計測方法の基本フローを示す。まず、製造プロセスに起因する形状変化を予測して複数の形状モデルを作成し、最適の形状モデルを選択するための光学条件を決定し(ステップS10)、続いて、得られた光学条件で最適の形状モデルを選択し、対応する測定レシピを操作する(ステップS20)ことにより形状計測を行う。
図8は、光学条件決定(図7、ステップS10)のためのより具体的な手順を示すフローチャートである。
まず、光学条件1の下で各形状モデル、本実施形態では形状モデルAおよび形状モデルBの理論波形を作成し(ステップS11、S12)、それぞれの理論波形を比較する(ステップS13)。これらの理論波形の作成は順次に行ってもよいし、同時に行ってもよい。
(B) Embodiment of Pattern Shape Measuring Method FIG. 7 shows a basic flow of the pattern shape measuring method of this embodiment. First, a plurality of shape models are created by predicting shape changes caused by the manufacturing process, optical conditions for selecting an optimum shape model are determined (step S10), and then the optimum optical conditions are obtained. Shape measurement is performed by selecting the shape model and operating the corresponding measurement recipe (step S20).
FIG. 8 is a flowchart showing a more specific procedure for determining optical conditions (FIG. 7, step S10).
First, theoretical waveforms of each shape model, in this embodiment, shape model A and shape model B are created under optical condition 1 (steps S11 and S12), and the respective theoretical waveforms are compared (step S13). These theoretical waveforms may be created sequentially or simultaneously.

次に、光学条件2の下で形状モデルAおよび形状モデルBの理論波形を改めて作成し(ステップS14、S15)、それぞれの理論波形を比較する(ステップS16)。第1の光学条件の場合と同様、これらの理論波形の作成についても順次に行っても同時に行ってもよい。   Next, theoretical waveforms of the shape model A and the shape model B are newly created under the optical condition 2 (steps S14 and S15), and the respective theoretical waveforms are compared (step S16). As in the case of the first optical condition, these theoretical waveforms may be created sequentially or simultaneously.

次いで、光学条件1の下の形状モデルAおよび形状モデルBの理論波形と、光学条件2の下の形状モデルAおよび形状モデルBの理論波形とを相互に比較検討する(ステップS17)ことにより、レシピ判別用波形に好適な光学条件(レシピ判別用光学条件)を選択し(ステップS18)、さらに、形状計測に好適な光学条件(形状計測用光学条件)を選択する(ステップS19)。ステップS11、S12、S14およびS15で得られた理論波形は、本実施形態において例えば第1の波形に対応する。   Next, the theoretical waveforms of the shape model A and the shape model B under the optical condition 1 and the theoretical waveforms of the shape model A and the shape model B under the optical condition 2 are mutually compared and examined (step S17). An optical condition (recipe discrimination optical condition) suitable for the recipe discrimination waveform is selected (step S18), and an optical condition (shape measurement optical condition) suitable for shape measurement is further selected (step S19). The theoretical waveforms obtained in steps S11, S12, S14 and S15 correspond to, for example, the first waveform in this embodiment.

図9は、測定レシピを操作する(図7、ステップS20)方法の具体的手順を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing a specific procedure of the method of operating the measurement recipe (FIG. 7, step S20).

まず、計測対象パターンについて、図8のステップS19により選択された形状計測用光学条件でスキャタロメトリ装置を作動させ、計測波形を取得する。上述した例では検査対象パターンTPに対して垂直に光Liを入射させた時の位相差の波形を取得する。この位相差の波形は、本実施形態において例えば第3の波形に対応する。   First, for the measurement target pattern, the scatterometry apparatus is operated under the shape measurement optical conditions selected in step S19 in FIG. 8 to obtain a measurement waveform. In the example described above, the waveform of the phase difference when the light Li is incident perpendicularly to the inspection target pattern TP is acquired. This phase difference waveform corresponds to, for example, a third waveform in the present embodiment.

次いで、図8のステップS18により選択されたレシピ判別用光学条件でスキャタロメトリ装置を作動させ、レシピ判別用実測波形を取得する(ステップS22)。上述した例では検査対象パターンTPに対して平行に光Lを入射させた時の位相差の波形を取得する。得られた位相差の波形は、本実施形態において例えば第4の波形に対応する。   Next, the scatterometry apparatus is operated under the optical conditions for recipe determination selected in step S18 of FIG. 8, and an actual measurement waveform for recipe determination is acquired (step S22). In the above-described example, the waveform of the phase difference when the light L is incident in parallel to the inspection target pattern TP is acquired. The obtained phase difference waveform corresponds to, for example, the fourth waveform in the present embodiment.

次に、レシピ判別用実測波形の特徴量を用いて最適の形状モデルを選択し、これに対応する測定レシピを取得する(ステップS23)。上述した例では、250nm〜300nmの波長域でのピーク強度を算出し、そのピーク強度に近いピーク強度を有する形状モデルを選択する。これにより、フィッティングに用いる形状モデルが選択される。上述した例のように2つの形状モデルA,Bが準備された場合はいずれかの形状モデルのレシピを選択する(ステップS24)。   Next, an optimal shape model is selected using the feature quantity of the actual waveform for recipe discrimination, and a measurement recipe corresponding to this is acquired (step S23). In the example described above, the peak intensity in the wavelength region of 250 nm to 300 nm is calculated, and a shape model having a peak intensity close to the peak intensity is selected. Thereby, the shape model used for fitting is selected. When two shape models A and B are prepared as in the above-described example, a recipe for one of the shape models is selected (step S24).

そして、選択されたレシピを用いて形状モデルの構成パラメータを順次に変動させながらそれぞれ対応する理論波形を取得し、逐次に計測波形と比較することによりフィッティングを行い(ステップS25〜S28)、理論波形と計測波形との間の差が最も小さくなった場合の各構成パラメータの数値を検査対象パターンTPの計測結果として出力する(ステップS29)。フィッティングに使用される理論波形は、本実施形態において例えば第2の波形に対応する。   Then, using the selected recipe, the corresponding theoretical waveform is acquired while sequentially changing the configuration parameters of the shape model, and fitting is performed by sequentially comparing with the measured waveform (steps S25 to S28). And the numerical value of each constituent parameter when the difference between the measured waveform and the measured waveform is the smallest is output as the measurement result of the inspection target pattern TP (step S29). The theoretical waveform used for fitting corresponds to, for example, the second waveform in the present embodiment.

以上述べた実施形態1の形状計測装置によれば、複数の形状モデルについて複数の光学条件下で得られる波形から形状モデル判定用の光学条件と形状計測用の光学条件とを決定し、得られた波形の特徴量を用いて前記複数の形状モデルから計測対象パターンの形状計測に最適の形状モデルのレシピを選択するので、製造プロセス変更に伴って想定以上にパターンの形状が変化した場合であっても高い信頼性および精度でパターン形状を測定することが可能になる。   According to the shape measurement apparatus of the first embodiment described above, an optical condition for shape model determination and an optical condition for shape measurement are determined from waveforms obtained under a plurality of optical conditions for a plurality of shape models. This is the case when the shape of the pattern changes more than expected due to a change in the manufacturing process because the optimum shape model recipe for measuring the shape of the pattern to be measured is selected from the plurality of shape models using the waveform feature values. However, it is possible to measure the pattern shape with high reliability and accuracy.

上記実施形態では、各光学条件の選択に際し、シミュレーションを用いて波形を導き出す方法について説明したが、これに限ることなく、例えば実ウェーハから取得した波形から各光学条件を選択することもできる。具体的には、形状が異なる断面を持つウェーハを準備し、その波形を様々な光学条件で波形取得する。この場合、シミュレーション時に説明したように、計測したい項目を変えたウェーハも必要である。実ウェーハから波形を取得した段階以降の手順は、シミュレーションを用いた手法と同様である。   In the above embodiment, the method of deriving a waveform using simulation when selecting each optical condition has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, each optical condition can also be selected from a waveform acquired from an actual wafer. Specifically, wafers having cross-sections having different shapes are prepared, and the waveforms are acquired under various optical conditions. In this case, as described in the simulation, a wafer in which items to be measured are changed is also necessary. The procedure after the stage of acquiring the waveform from the actual wafer is the same as the method using the simulation.

上記説明では分光エリプソメトリタイプのスキャタロメトリを例として取り挙げて説明したが、これに限ることなく、入射方向や入射角等の光学条件を変更できる光学系を持つものであれば、光干渉タイプや単一波長角度可変タイプのスキャタロメトリ、または、これらを組み合わせたタイプのスキャタロメトリを使用することもできる。   In the above description, the spectroscopic ellipsometry type scatterometry is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and any optical system that can change the optical conditions such as the incident direction and the incident angle is used. It is also possible to use a scatterometry of a type or a single wavelength angle variable type, or a combination of these types.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…光源、2…偏光子、4…検光子、5…分光器、6…検出器、7…検出信号処理部、8…光学系制御部、9…制御コンピュータ、10…形状算出部、11…光学条件決定部、MR1〜MR3…メモリ(記憶装置)、S…ステージ、TP…検査対象パターン   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Polarizer, 4 ... Analyzer, 5 ... Spectroscope, 6 ... Detector, 7 ... Detection signal processing part, 8 ... Optical system control part, 9 ... Control computer, 10 ... Shape calculation part, 11 ... Optical condition determination unit, MR1 to MR3 ... Memory (storage device), S ... Stage, TP ... Pattern to be inspected

Claims (6)

繰り返し周期を有する計測対象パターンについて、製造プロセスに起因する形状変化を予測して複数の形状モデルを作成する工程と、
前記複数の形状モデルについて複数の光学条件下で得られる第1の波形を取得し、該第1の波形から形状モデル判別に好適な第1の光学条件と、形状計測に好適な第2の光学条件とを決定する工程と、
前記第1の波形の特徴量を用いて前記複数の形状モデルから前記計測対象パターンの形状計測に最適の形状モデルを選択する工程と、
選択された形状モデルについて寸法を順次変更しながらそれぞれの寸法に対応する第2の波形を取得する工程と、
前記第2の光学条件下で前記計測対象パターンに光を照射して第3の波形を取得する工程と、
前記第1の光学条件下で前記計測対象パターンに光を照射して第4の波形を取得する工程と、
前記第3の波形と前記第2の波形とのフィッティングにより前記計測対象パターンの形状を算出する工程と、
を備え、
前記第1の光学条件は、所定の波長帯域の全てに亘って前記複数の形状モデル間で前記第1の波形の差異が生ずる光学条件であり、
前記第2の光学条件は、各形状モデルの寸法を変動させた場合に前記所定の波長帯域の全てに亘って前記第1の波形の差異が各形状モデルについて生ずる光学条件であり、
前記特徴量は、任意の波長帯域における前記第1の波形のピーク値であり、
前記最適の形状モデルは、前記任意の波長帯域における前記第4の波形のピーク値と、前記第1の波形のピーク値との比較により選択される、
パターン形状計測方法。
For a measurement target pattern having a repetition cycle, a step of creating a plurality of shape models by predicting a shape change caused by the manufacturing process;
A first waveform obtained for a plurality of shape models under a plurality of optical conditions is acquired, a first optical condition suitable for shape model discrimination from the first waveform, and a second optical suitable for shape measurement Determining the conditions;
Selecting an optimum shape model for shape measurement of the measurement target pattern from the plurality of shape models using the feature quantity of the first waveform;
Acquiring second waveforms corresponding to the respective dimensions while sequentially changing the dimensions of the selected shape model;
Irradiating the measurement target pattern with light under the second optical condition to obtain a third waveform;
Irradiating the measurement target pattern with light under the first optical condition to obtain a fourth waveform;
Calculating the shape of the measurement target pattern by fitting the third waveform and the second waveform;
With
The first optical condition is an optical condition in which a difference in the first waveform occurs between the plurality of shape models over the entire predetermined wavelength band.
The second optical condition is an optical condition in which a difference in the first waveform occurs for each shape model over the entire predetermined wavelength band when the dimensions of each shape model are changed.
The feature amount is a peak value of the first waveform in an arbitrary wavelength band,
The optimal shape model is selected by comparing the peak value of the fourth waveform in the arbitrary wavelength band with the peak value of the first waveform.
Pattern shape measurement method.
繰り返し周期を有する計測対象パターンについて、複数の形状モデルを作成する工程と、
前記複数の形状モデルについて複数の光学条件下で得られる第1の波形を取得し、該第1の波形から形状モデル判別に用いられる第1の光学条件と、形状計測に用いられる第2の光学条件とを決定する工程と、
前記第1の波形の特徴量を用いて前記複数の形状モデルから前記計測対象パターンの形状計測に最適の形状モデルを選択する工程と、
選択された形状モデルについて寸法を順次変更しながらそれぞれの寸法に対応する第2の波形を取得する工程と、
前記第2の光学条件下で前記計測対象パターンに光を照射して第3の波形を取得する工程と、
前記第3の波形と前記第2の波形とのフィッティングにより前記計測対象パターンの形状を算出する工程と、
を備えるパターン形状計測方法。
A step of creating a plurality of shape models for a measurement target pattern having a repetition period;
A first waveform obtained under a plurality of optical conditions for the plurality of shape models is acquired, a first optical condition used for shape model discrimination from the first waveform, and a second optical used for shape measurement Determining the conditions;
Selecting an optimum shape model for shape measurement of the measurement target pattern from the plurality of shape models using the feature quantity of the first waveform;
Acquiring second waveforms corresponding to the respective dimensions while sequentially changing the dimensions of the selected shape model;
Irradiating the measurement target pattern with light under the second optical condition to obtain a third waveform;
Calculating the shape of the measurement target pattern by fitting the third waveform and the second waveform;
A pattern shape measuring method comprising:
前記第1の光学条件下で前記計測対象パターンに光を照射して第4の波形を取得する工程をさらに備え、
前記特徴量は、任意の波長帯域における前記第1の波形のピーク値であり、
前記最適の形状モデルは、前記任意の波長帯域における前記第4の波形のピーク値と、前記第1の波形のピーク値との比較により選択されることを特徴とする請求項2に記載のパターン形状計測方法。
Irradiating the measurement target pattern with light under the first optical condition to obtain a fourth waveform;
The feature amount is a peak value of the first waveform in an arbitrary wavelength band,
The pattern according to claim 2, wherein the optimum shape model is selected by comparing a peak value of the fourth waveform in the arbitrary wavelength band with a peak value of the first waveform. Shape measurement method.
前記第1の光学条件は、所定の波長帯域の全てに亘って前記複数の形状モデル間で前記第1の波形の差異が生ずる光学条件であることを特徴とする請求項2または3に記載のパターン形状計測方法。   4. The optical condition according to claim 2, wherein the first optical condition is an optical condition in which a difference in the first waveform occurs between the plurality of shape models over a predetermined wavelength band. 5. Pattern shape measurement method. 前記第2の光学条件は、各形状モデルの寸法を変動させた場合に前記所定の波長帯域の全てに亘って前記第1の波形の差異が各形状モデルについて生ずる光学条件であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載のパターン形状計測方法。   The second optical condition is an optical condition in which a difference in the first waveform is generated for each shape model over the entire predetermined wavelength band when the dimensions of each shape model are changed. The pattern shape measuring method according to any one of claims 2 to 4. 繰り返し周期を有する計測対象パターンに光を照射して計測波形を取得する計測波形取得手段と、
前記計測対象パターンについて得られた複数の形状モデルについて複数の光学条件下で得られる第1の波形を取得し、該第1の波形から形状モデル判別に用いられる第1の光学条件と、形状計測に用いられる第2の光学条件とを決定する光学条件決定手段と、
前記第1の波形の特徴量を用いて前記複数の形状モデルから前記計測対象パターンの形状計測に最適の形状モデルを選択する形状モデル選択手段と、
選択された形状モデルについて寸法を順次変更しながらそれぞれの寸法に対応する第2の波形を取得し、前記第2の光学条件下で前記計測対象パターンに光を照射して取得された第3の波形と前記第2の波形とのフィッティングにより前記計測対象パターンの形状を算出する形状算出手段と、
を備えるパターン形状計測装置。
A measurement waveform acquisition means for acquiring a measurement waveform by irradiating light to a measurement target pattern having a repetition period;
A first waveform obtained under a plurality of optical conditions is obtained for a plurality of shape models obtained for the measurement target pattern, a first optical condition used for shape model discrimination from the first waveform, and shape measurement Optical condition determining means for determining a second optical condition used for
Shape model selection means for selecting an optimum shape model for shape measurement of the measurement target pattern from the plurality of shape models using the feature quantity of the first waveform;
A second waveform corresponding to each dimension is acquired while sequentially changing the dimension of the selected shape model, and a third waveform acquired by irradiating the measurement target pattern with light under the second optical condition. A shape calculating means for calculating the shape of the measurement target pattern by fitting a waveform and the second waveform;
A pattern shape measuring apparatus.
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