JP2020161769A - 画像生成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ホットスポットなどの特定点の位置を正確に決定し、その特定点の画像を生成する方法を提供する。【解決手段】画像生成方法は、しきい値よりも高いユニークネス値を持つパターンが存在するクリップ領域C1を選択し、選択されたクリップ領域C1内に存在する特定点である第1特定点P1を決定し、決定された第1特定点P1の座標によって特定されるチップ上の第1の点F1の画像を走査電子顕微鏡で生成し、第1特定点P1と、画像上の第1の点F1とのずれを示す複数のベクトルV1を算出し、しきい値以下のユニークネス値を持つパターンが存在するクリップ領域内の第2特定点P5を決定し、決定された第2特定点P5の座標をベクトルV1に基づいて補正する。【選択図】図5
Description
本発明は、走査電子顕微鏡を用いてウェーハ上の特定点を撮像する方法に関し、特に、欠陥の可能性が高いホットスポットなどの特定点を撮像する方法に関する。
半導体デバイスの微細化に伴い、高解像度のリソグラフィ技術、光学近接効果補正技術等が開発されている。しかしながら、リソグラフィ技術、フォトマスク、フォトレジストパターン、及び加工技術を用いて、設計された回路パターンをウェーハ上に忠実に再現することは、依然として困難である。
リソグラフィの光学条件の変動、及びパターン加工におけるプロセス条件の変動等により、設計された回路パターン形状に依存して、予測のできないパターンの形状変化が発生する。このうち半導体デバイスの電気的動作に影響を与える様な脆弱性をもつパターン形状はホットスポットと呼ばれる。半導体デバイスの開発においては、このホットスポットをいち早く見つけ出し、更にホットスポットの形状、サイズ等の情報を抽出し、これらの情報に応じて設計データまたはフォトマスクパターンを修正することが、半導体デバイスの開発期間の短縮、およびデバイス製造の安定化のために非常に重要となっている。
フォトレジスト上に描画されたパターンの形状、およびフォトレジスト上に描画されたパターンを用いて加工されたパターンの形状は、パターンの画像を用いて検証することができる。半導体デバイスの微細化により、パターンの線幅は30nm以下となっている。そこで、パターンの画像生成には、数nm以下の分解能をもつ走査電子顕微鏡が一般的に用いられる。
得られた画像からホットスポットを検出する代表的な方式として、ダイ・ツー・データベース方式がある。ダイ・ツー・データベース方式は、設計データ上のパターン形状と、ウェーハ上のパターンの画像を比較することによりホットスポットを検出する方法である。また、ダイ・ツー・データベース方式は、設計データ上のパターンの特徴量を用いて、予め決められたルールによるパターン形状の測定を行うことが可能である。
走査電子顕微鏡の視野(FOV)の大きさは、最大でも100μm程度である。したがって、最大20mm以上となるチップ上の全パターンの画像を与えられた時間内に走査電子顕微鏡により生成することは現実的ではない。そこで、予めシミュレーション等により予測されたホットスポットの画像のみを生成する方式が採用される。このシミュレーションでは、フォトマスクパターンの設計データ、及びリソグラフィの光学条件を用いて、ウェーハ上に描画されるパターンの形状を予測することが可能である。すなわち、リソグラフィの光学条件を意図的に変化させることにより、ホットスポットをシミュレーション上で発生させることができる。このシミュレーションはホットスポットを発生しうるパターンを予測することに使用されるが、半導体チップ一つの設計データあたり数百万点のホットスポットが検出される場合もある。
これらの膨大な数のホットスポットの画像生成をできるだけ短時間で完了させるために、数百nmから数μm程度の小さい視野(FOV)の画像が用いられる。ホットスポットを画像の視野内に収めるためには、視野サイズを走査電子顕微鏡の画像生成位置精度よりも小さくすることはできない。更に、周期パターンにおいては、位置ずれ量がパターンピッチの半分の量を超えると、パターンマッチングの正しい結果を得ることが困難となる。
通常、ダイ・ツー・データベース方式では、ホットスポットの画像を生成する前に、ウェーハ上の座標系と設計データの座標系とを一致させるアライメント処理が行われる。このアライメント処理は、ウェーハ上のアライメント用の基準パターンを撮像し、画像内の基準パターンを、対応するCADパターンに一致させる処理である。しかしながら、電子ビームを用いて画像を生成するとき、以下に記載する原因により、画像の位置ずれが生じる。
1.試料ステージのモータや外乱による磁場の変動に起因した電子ビームの軌道変化
2.電子ビーム照射前のウェーハの帯電
3.電子ビームの照射によるウェーハの帯電
4.試料ステージの位置測定に用いる変位計の測定誤差
5.アライメントに用いる基準パターンとチップ内の実パターンとの位置ずれ
6.ウェーハの熱処理の歪による実パターンの位置ずれ
1.試料ステージのモータや外乱による磁場の変動に起因した電子ビームの軌道変化
2.電子ビーム照射前のウェーハの帯電
3.電子ビームの照射によるウェーハの帯電
4.試料ステージの位置測定に用いる変位計の測定誤差
5.アライメントに用いる基準パターンとチップ内の実パターンとの位置ずれ
6.ウェーハの熱処理の歪による実パターンの位置ずれ
これらの位置ずれは、何れも非線形の局所的な変動として、ウェーハ面内、チップ面内で観察される場合があり、検査前にウェーハ毎やチップ毎に実施する上記アライメント処理では、これらの位置ずれを完全に補正することができない。
そこで、本発明は、ホットスポットなどの特定点の位置を正確に決定し、その特定点の画像を生成する方法を提供する。
一態様では、パターンの設計データ上の複数の特定点を中心とする複数のクリップ領域を設定し、前記複数のクリップ領域内のパターンの非周期性を示す複数のユニークネス値を算出し、前記複数のユニークネス値を、予め設定されたしきい値と比較し、前記しきい値よりも高いユニークネス値を持つパターンが存在するクリップ領域を、前記複数のクリップ領域から選択し、前記選択されたクリップ領域内に存在する特定点である第1特定点を決定し、前記第1特定点の座標によって特定されるチップ上の第1の点の画像を走査電子顕微鏡で生成し、前記第1特定点と、前記画像上の前記第1の点とのずれを示すベクトルを算出し、前記しきい値以下のユニークネス値を持つパターンが存在するクリップ領域内の第2特定点の座標を前記ベクトルに基づいて補正し、前記補正された座標によって特定される前記チップ上の第2の点の画像を走査電子顕微鏡で生成する、画像生成方法が提供される。
一態様では、前記チップ上の前記第1の点の前記画像上に現れたパターンと、対応するCADパターンとの第1のマッチングを実施し、前記チップ上の前記第2の点の前記画像上に現れたパターンと、対応するCADパターンとの第2のマッチングを実施する工程をさらに含み、前記第2のマッチングにおいて、前記対応するCADパターンを探索するサーチ範囲は、前記第1のマッチングにおいて、前記対応するCADパターンを探索するサーチ範囲よりも狭い。
一態様では、前記選択されたクリップ領域は、前記複数のクリップ領域から選択された少なくとも3つのクリップ領域であり、前記第1特定点は、前記少なくとも3つのクリップ領域内にそれぞれ存在する少なくとも3つの第1特定点であり、前記第1の点は、前記少なくとも3つの第1特定点の座標によって特定されるチップ上の少なくとも3つの第1の点であり、前記ベクトルは、前記少なくとも3つの第1特定点と、前記画像上の前記少なくとも3つの第1の点とのずれを示す複数のベクトルである。
一態様では、前記第2特定点は、前記少なくとも3つの第1特定点に囲まれている。
一態様では、前記第2特定点は、前記少なくとも3つの第1特定点を頂点に持つ図形の外に位置している。
一態様では、前記第2特定点の座標を前記複数のベクトルに基づいて補正する工程は、前記少なくとも3つの第1特定点によって特定される図形を、前記画像上の前記少なくとも3つの第1の点によって特定される図形に変換するために必要な補正パラメータを算出し、前記補正パラメータを用いて、前記第2特定点の座標を補正する工程である。
一態様では、前記第2特定点は、前記少なくとも3つの第1特定点を頂点に持つ図形の外に位置している。
一態様では、前記第2特定点の座標を前記複数のベクトルに基づいて補正する工程は、前記少なくとも3つの第1特定点によって特定される図形を、前記画像上の前記少なくとも3つの第1の点によって特定される図形に変換するために必要な補正パラメータを算出し、前記補正パラメータを用いて、前記第2特定点の座標を補正する工程である。
一態様では、前記第1特定点から前記第2特定点までの距離は、予め設定された距離以下である。
一態様では、前記第2特定点の座標を前記ベクトルに基づいて補正する工程は、前記第2特定点を前記ベクトルが示す方向に前記ベクトルが示す距離だけ移動させることで、前記第2特定点の座標を補正する工程である。
一態様では、前記第2特定点の座標を前記ベクトルに基づいて補正する工程は、前記第2特定点を前記ベクトルが示す方向に前記ベクトルが示す距離だけ移動させることで、前記第2特定点の座標を補正する工程である。
高ユニークネス値を持つパターンは、画像上の実パターンとのマッチングに成功しやすい。これは、高ユニークネス値を持つパターンは、周囲のパターンとは異なる特徴的な形状を有しているからである。これに対し、低ユニークネス値を持つパターンは、周囲のパターンと同じ形状を有しているために、画像上の実パターンとのマッチングに失敗しやすい。本発明によれば、高ユニークネス値を持つパターンに近接した3つの特定点の位置情報に基づいて、他の特定点の座標が補正される。補正に使用された特定点の位置情報は信頼性が高いため、補正された座標の信頼性も向上する。したがって、この方法は、ホットスポットなどの特定点の位置を正確に決定することができる。
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。
図1は、撮像装置の一実施形態を示す模式図である。図1に示すように、撮像装置は、走査電子顕微鏡50および演算システム150を備えている。走査電子顕微鏡50は、対象物の画像を生成する画像生成装置の一例である。走査電子顕微鏡50は、演算システム150に接続されており、走査電子顕微鏡50の動作は演算システム150によって制御される。
図1は、撮像装置の一実施形態を示す模式図である。図1に示すように、撮像装置は、走査電子顕微鏡50および演算システム150を備えている。走査電子顕微鏡50は、対象物の画像を生成する画像生成装置の一例である。走査電子顕微鏡50は、演算システム150に接続されており、走査電子顕微鏡50の動作は演算システム150によって制御される。
演算システム150は、データベース161およびプログラムが格納された記憶装置162と、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置163と、画像およびGUI(グラフィカルユーザーインターフェイス)などを表示する表示画面165を備えている。処理装置163は、記憶装置162に格納されているプログラムに含まれる命令に従って演算を行うCPU(中央処理装置)またはGPU(グラフィックプロセッシングユニット)などを含む。記憶装置162は、処理装置163がアクセス可能な主記憶装置(例えばランダムアクセスメモリ)と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置(例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ)を備えている。
演算システム150は、少なくとも1台のコンピュータを備えている。例えば、演算システム150は、走査電子顕微鏡50に通信線で接続されたエッジサーバであってもよいし、インターネットまたはローカルネットワークなどの通信ネットワークによって走査電子顕微鏡50に接続されたクラウドサーバであってもよいし、あるいは走査電子顕微鏡50に接続されたネットワーク内に設置されたフォグコンピューティングデバイス(ゲートウェイ、フォグサーバ、ルーターなど)であってもよい。演算システム150は、複数のサーバの組み合わせであってもよい。例えば、演算システム150は、インターネットまたはローカルネットワークなどの通信ネットワークにより互いに接続されたエッジサーバとクラウドサーバとの組み合わせであってもよい。他の例では、演算システム150は、ネットワークで接続されていない複数のサーバ(コンピュータ)を備えてもよい。
走査電子顕微鏡50は、一次電子(荷電粒子)からなる電子ビームを発する電子銃111と、電子銃111から放出された電子ビームを集束する集束レンズ112、電子ビームをX方向に偏向するX偏向器113、電子ビームをY方向に偏向するY偏向器114、電子ビームを試料であるウェーハ124にフォーカスさせる対物レンズ115を有する。
集束レンズ112および対物レンズ115はレンズ制御装置116に接続され、集束レンズ112および対物レンズ115の動作はレンズ制御装置116によって制御される。このレンズ制御装置116は演算システム150に接続されている。X偏向器113、Y偏向器114は、偏向制御装置117に接続されており、X偏向器113、Y偏向器114の偏向動作は偏向制御装置117によって制御される。この偏向制御装置117も同様に演算システム150に接続されている。二次電子検出器130と反射電子検出器131は画像取得装置118に接続されている。画像取得装置118は二次電子検出器130と反射電子検出器131の出力信号を画像に変換するように構成される。この画像取得装置118も同様に演算システム150に接続されている。
試料チャンバー120内に配置される試料ステージ121は、ステージ制御装置122に接続されており、試料ステージ121の位置はステージ制御装置122によって制御される。このステージ制御装置122は演算システム150に接続されている。ウェーハ124を、試料チャンバー120内の試料ステージ121に載置するためのウェーハ搬送装置140も同様に演算システム150に接続されている。
電子銃111から放出された電子ビームは集束レンズ112で集束された後に、X偏向器113、Y偏向器114で偏向されつつ対物レンズ115により集束されてウェーハ124の表面に照射される。ウェーハ124に電子ビームの一次電子が照射されると、ウェーハ124からは二次電子および反射電子が放出される。二次電子は二次電子検出器130により検出され、反射電子は反射電子検出器131により検出される。検出された二次電子の信号、および反射電子の信号は、画像取得装置118に入力され画像に変換される。画像は演算システム150に送信される。
ウェーハ124に形成されているパターンの設計データは、記憶装置162に予め記憶されている。設計データは、ウェーハ124上に形成されたパターンの頂点の座標、パターンの位置、形状、および大きさ、パターンが属する層の番号などのパターンの設計情報を含む。記憶装置162には、データベース161が構築されている。パターンの設計データは、データベース161内に予め格納される。演算システム150は、記憶装置162に格納されているデータベース161からパターンの設計データを読み出すことが可能である。
次に、撮像装置によってホットスポットなどの特定点の画像を生成する方法の一実施形態について説明する。ウェーハ上のパターンは、設計データ(CADデータともいう)に基づいて形成されている。CADは、コンピュータ支援設計(computer-aided design)の略語である。設計データは、ウェーハに形成されたパターンの設計情報を含むデータであり、具体的には、パターンの頂点の座標、パターンの位置、形状、および大きさ、パターンが属する層の番号などのパターンの設計情報を含む。設計データ上のCADパターンは、設計データに含まれるパターンの設計情報によって定義される仮想パターンである。
特定点の例として、ホットスポットが挙げられる。このホットスポットは、パターンに欠陥が生じやすい点である。ホットスポットは、パターン形成シミュレーションなどによって検出することが可能である。特定点(例えばホットスポット)の位置情報、すなわち特定点の座標は、演算システム150に入力され、記憶装置162に記憶される。
ウェーハ124の一例に関して図2、図3を参照して説明する。ウェーハ124上には複数のショット202が形成される。各ショット202は、半導体デバイスの加工に用いられるフォトレジストパターンをウェーハ124上に描画するための単位である。図3に示すように、各ショット202には複数のチップ302を含めることができる。チップ302内には配線用のパターン303が形成されており、チップ302の左下に形成されるパターンは基準パターン304である。
基準パターン304の画像は、ウェーハ124のアライメントに用いることができる。ウェーハ124が試料ステージ121上に置かれる工程において、ウェーハ124のXY方向および回転方向のずれが発生する。これらのずれを解消するため、ウェーハ124上に予め作成されている基準パターン304の画像を用いてアライメントが行われる。すなわち、画像内の基準パターン304を、対応するCADパターンに一致させることで、ウェーハ124上の座標系と設計データの座標系とを一致させることができる。
図4は、パターンの設計データの一例を示す図である。設計データには、CADパターン401,402,403,404,405,406が含まれる。ホットスポットなどの特定点P1,P2,P3,P4,P5,P6は、設計データ内に構築された座標系上にプロットされる。各特定点の位置は、設計データ内に構築された座標系上の座標によって特定される。図4に示す例では、6つの特定点P1〜P6が座標系上にプロットされる。
上記複数の特定点P1〜P6のうち、特定点P1,P2,P3,P4は、非周期性の高いパターン401,402,403,404に隣接しており、一方で、特定点P5,P6は非周期性の低いパターン405,406に隣接している。非周期性の高いパターン401,402,403,404は、言い換えれば、周囲のパターンとは異なる特徴的な形状を有しており、非周期性の低いパターン405,406は、繰り返し形状を有している。本明細書では、パターンの非周期性を示す指標値を、ユニークネス値と称する。ユニークネス値が高いことは、パターンの形状が特徴的であって、パターンが繰り返しパターンではないことを意味する。一方、ユニークネス値が低いことは、パターンの形状が特徴的ではなく、パターンが繰り返しパターンであることを意味する。
演算システム150は、特定点P1,P2,P3,P4,P5,P6をそれぞれ中心とする複数のクリップ領域C1,C2,C3,C4,C5,C6を設定し、各特定点をクリップ領域で囲む。クリップ領域は、ユニークネス値を算出するために使用されるパターンの範囲を定義する領域である。クリップ領域の大きさは特に限定されないが、一実施形態では、各クリップ領域は、512nm×512nmのサイズであり、走査電子顕微鏡50の視野(FOV)は、512nm×512nmのサイズであり、試料ステージ121の位置精度は±20nmである。このとき、最大±1000nm程度の予測不可能な画像位置ずれが発生すると仮定する。
演算システム150は、クリップ領域C1,C2,C3,C4,C5,C6内のパターン401,402,403,404,405,406の非周期性を示す複数のユニークネス値を算出する。ユニークネス値の算出は、自己相関法などの公知の技術を用いて実施することができる。自己相関法では、クリップ領域内のパターンと、クリップ領域を囲む領域内のパターンを重ね合わせ、一方のパターンを少しずつずらしながら、上下のパターン間の形状の相関係数を算出する。算出された相関係数の最大値は周期性の強度を表し、ユニークネス値の算出に用いることができる。一実施形態では、クリップ領域は500nm×500nmのサイズであり、クリップ領域を囲む領域は2000nm×2000nmである。
演算システム150は、クリップ領域C1,C2,C3,C4,C5,C6内のパターン401,402,403,404,405,406のユニークネス値を、予め設定されたしきい値と比較する。特定点P1,P2,P3,P4を含むクリップ領域C1,C2,C3,C4内のパターン401,402,403,404は、いわゆる繰り返しパターンではなく、特徴的な形状を有している。よって、パターン401,402,403,404のユニークネス値は、しきい値よりも高い。これに対し、特定点P5,P6を含むクリップ領域C5,C6内のパターン405,406は、繰り返しパターンであり、特徴的な形状を有していない。よって、パターン405,406のユニークネス値は、しきい値よりも低い。
演算システム150は、しきい値よりも高いユニークネス値を持つパターンが存在する少なくとも3つのクリップ領域を、複数のクリップ領域C1〜C6から選択する。本実施形態では、演算システム150は、クリップ領域C1,C2,C3を選択する。演算システム150は、選択されたクリップ領域C1,C2,C3内にそれぞれ存在する3つの特定点P1,P2,P3を決定する。本実施形態では、1つのクリップ領域内に1つの特定点のみが存在するが、1つのクリップ領域内に複数の特定点が存在する場合もある。
演算システム150は、走査電子顕微鏡50に指令を発して、3つの特定点P1,P2,P3の座標によって特定されるウェーハ124上の3点の画像を走査電子顕微鏡50に生成させる。具体的には、走査電子顕微鏡50は、特定点P1が所定の撮像位置に到達するまで、試料ステージ121をウェーハ124とともに移動させ、特定点P1に対応するウェーハ124上の点を含む視野(FOV)内のパターンの画像を生成する。次に、走査電子顕微鏡50は、特定点P2が上記所定の撮像位置に到達するまで、試料ステージ121をウェーハ124とともに移動させ、特定点P2に対応するウェーハ124上の点を含む視野(FOV)内のパターンの画像を生成する。さらに、走査電子顕微鏡50は、特定点P3が上記所定の撮像位置に到達するまで、試料ステージ121をウェーハ124とともに移動させ、特定点P3に対応するウェーハ124上の点を含む視野(FOV)内のパターンの画像を生成する。
設計データ上の特定点P1,P2,P3と、これら特定点P1,P2,P3の座標によって特定されるウェーハ124上の3つの点は、理想的には一致する。しかしながら、上述したように、試料ステージ121の位置の誤差や、ウェーハ124の帯電などの原因に起因して、設計データ上の特定点P1,P2,P3と、画像に現れるウェーハ124上の3つの点との間にはずれが存在する。そこで、演算システム150は、ウェーハ124上の3つの点の3つの画像を走査電子顕微鏡50から取得し、設計データ上の特定点P1,P2,P3と、3つの画像上の3つの点とのずれを算出する。各ずれは、ずれの大きさとずれの方向を示すベクトルによって表される。
演算システム150は、ずれを算出するために、各画像上に現れるパターン(実パターン)と、対応するCADパターン(設計データ上のパターン)とのマッチングを実行する。マッチングに使用されるCADパターンは、図4に示すクリップ領域C1,C2,C3内のCADパターン401,402,403である。これらのCADパターン401,402,403は、特徴的なパターン(すなわち、非周期的なパターン)であるので、マッチングのためのサーチ範囲を広く設定することができる。サーチ範囲とは、画像上のパターンに対応するCADパターンを探索する範囲である。一例では、サーチ範囲は、画像上のパターンから±300nmの範囲である。
演算システム150は、上記マッチングの結果から、設計データ上の特定点P1,P2,P3と、画像上の対応する3つの点とのずれの大きさとずれの方向を算出することができる。図5は、設計データ上の特定点P1,P2,P3と、画像上の対応する3つの点F1,F2,F3とのずれを表す模式図である。演算システム150は、図5に示すように、特定点P1,P2,P3と、画像上の対応する3つの点F1,F2,F3とのずれを示す3つのベクトルV1,V2,V3を算出する。各ベクトルは、各特定点と、対応するウェーハ124上の点とのずれの大きさとずれの方向を示している。
演算システム150は、3つの特定点P1,P2,P3によって特定される図形500を、画像上の3つの点F1,F2,F3によって特定される図形(多角形)501に変換するために必要な補正パラメータを算出する。図5に示すように、図形500は、特定点P1,P2,P3を頂点に持つ図形であり、図形501は、点F1,F2,F3を頂点に持つ図形である。本実施形態では、演算システム150は、図形500を図形501に一致させるために必要なアフィン変換の補正パラメータを算出する。補正パラメータは、平行移動距離、回転角度、拡大縮小率、せん断パラメータのうちの少なくとも1つを含む。
演算システム150は、しきい値以下のユニークネス値を持つパターンが存在するクリップ領域を、複数のクリップ領域C1〜C6から選択する。本実施形態では、演算システム150は、しきい値以下のユニークネス値を持つパターン405が存在する1つのクリップ領域C5を選択し、クリップ領域C5内に存在する1つの特定点P5を決定する。図4から分かるように、特定点P5は、特定点P1,P2,P3によって囲まれている。
演算システム150は、特定点P5の座標をベクトルV1,V2,V3に基づいて補正する。より具体的には、図5に示す図形500を図形501に一致させるために必要なアフィン変換の補正パラメータを用いて、特定点P5の座標(x5,y5)を補正する。図形500を図形501にアフィン変換によって変形させるとき、図形500内に位置する特定点P5は図形501内の特定点P5’に移動する。特定点P5の補正された座標は、特定点P5’の座標(x5’,y5’)である。
演算システム150は、走査電子顕微鏡50に指令を発して、特定点P5の補正された座標(x5’,y5’)によって特定されるウェーハ124上の点の画像を走査電子顕微鏡50に生成させる。具体的には、走査電子顕微鏡50は、特定点P5’(x5’,y5’)が所定の撮像位置に到達するまで、試料ステージ121をウェーハ124とともに移動させ、補正された座標(x5’,y5’)によって特定されるウェーハ124上の点を含む視野(FOV)内のパターンの画像を生成する。
演算システム150は、画像上に現れるパターン(実パターン)と、対応するCADパターン(設計データ上のパターン)とのマッチングを実行する。マッチングに使用されるCADパターンは、図4に示すクリップ領域C5内のCADパターン405である。このCADパターン405は、非特徴的なパターン(すなわち、周期的なパターン)であるので、マッチングのためのサーチ範囲を狭く設定する必要がある。一例では、サーチ範囲は、画像上のパターンから±10nmの範囲である。
高ユニークネス値を持つパターンは、画像上の対応する実パターンとのマッチングに成功しやすい。これは、高ユニークネス値を持つパターンは、周囲のパターンとは異なる特徴的な形状を有しているからである。これに対し、低ユニークネス値を持つパターンは、周囲のパターンと同じ形状を有しているために、画像上の対応する実パターンとのマッチングに失敗しやすい。本実施形態によれば、高ユニークネス値を持つパターン401,402,403に近接する3つの特定点P1,P2,P3の位置情報に基づいて、他の特定点P5の座標が補正される。補正に使用された特定点P1,P2,P3の位置情報は信頼性が高いため、特定点P5の補正された座標の信頼性も向上する。したがって、この方法は、ホットスポットなどの特定点の位置を正確に決定することができる。
図6および図7は、画像生成方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
ステップ1では、演算システム150は、設計データ内の座標系と、ウェーハ124上の座標系とを一致させるアライメントを実行する。具体的には、演算システム150は、走査電子顕微鏡50に指令を発して、ウェーハ124上の基準パターン304(図3参照)の画像を生成させ、基準パターン304の画像を走査電子顕微鏡50から取得し、画像上の基準パターン304と、対応するCADパターンとのマッチングを実行することで、設計データの座標系と、ウェーハ124上の座標系とを一致させる。
ステップ1では、演算システム150は、設計データ内の座標系と、ウェーハ124上の座標系とを一致させるアライメントを実行する。具体的には、演算システム150は、走査電子顕微鏡50に指令を発して、ウェーハ124上の基準パターン304(図3参照)の画像を生成させ、基準パターン304の画像を走査電子顕微鏡50から取得し、画像上の基準パターン304と、対応するCADパターンとのマッチングを実行することで、設計データの座標系と、ウェーハ124上の座標系とを一致させる。
ステップ2では、演算システム150は、パターンの設計データ上の複数の特定点P1〜P6の座標を取得する。一例では、パターン形成シミュレーションなどによって決定された特定点(例えばホットスポット)の位置情報、すなわち特定点の座標は、演算システム150に入力され、記憶装置162に記憶される。一実施形態では、演算システム150は、パターン形成シミュレーションを実行し、検出されたホットスポットの座標を決定し、ホットスポットの座標を記憶装置162に記憶してもよい。
ステップ3では、演算システム150は、特定点P1,P2,P3,P4,P5,P6をそれぞれ中心とする複数のクリップ領域C1,C2,C3,C4,C5,C6を設定し、各特定点をクリップ領域で囲む。
ステップ4では、演算システム150は、クリップ領域C1〜C6内のパターン401〜406の非周期性を示す複数のユニークネス値を算出する。
ステップ5では、演算システム150は、クリップ領域C1〜C6内のパターン401〜406のユニークネス値を、予め設定されたしきい値と比較する。
ステップ4では、演算システム150は、クリップ領域C1〜C6内のパターン401〜406の非周期性を示す複数のユニークネス値を算出する。
ステップ5では、演算システム150は、クリップ領域C1〜C6内のパターン401〜406のユニークネス値を、予め設定されたしきい値と比較する。
ステップ6では、演算システム150は、しきい値よりも高いユニークネス値を持つパターン401,402,403が存在する3つのクリップ領域C1,C2,C3を選択する。
ステップ7では、演算システム150は、3つのクリップ領域C1,C2,C3内にそれぞれ存在する3つの特定点P1,P2,P3を決定する。
ステップ8では、演算システム150は、走査電子顕微鏡50に指令を発して、3つの特定点P1,P2,P3の座標によって特定されるチップ上の3点F1,F2,F3の画像を走査電子顕微鏡50に生成させる。生成される3つの画像には、チップ上の3点F1,F2,F3のみならず、3点F1,F2,F3の周囲に存在するパターンも含まれる。
ステップ7では、演算システム150は、3つのクリップ領域C1,C2,C3内にそれぞれ存在する3つの特定点P1,P2,P3を決定する。
ステップ8では、演算システム150は、走査電子顕微鏡50に指令を発して、3つの特定点P1,P2,P3の座標によって特定されるチップ上の3点F1,F2,F3の画像を走査電子顕微鏡50に生成させる。生成される3つの画像には、チップ上の3点F1,F2,F3のみならず、3点F1,F2,F3の周囲に存在するパターンも含まれる。
ステップ9では、演算システム150は、ウェーハ124上の3つの点F1,F2,F3および周辺パターンの3つの画像を走査電子顕微鏡50から取得し、3つの画像上に現れるパターンと、対応するCADパターンとのマッチングを実行する。
ステップ10では、演算システム150は、設計データ上の特定点P1,P2,P3と、3つの画像上の3つの点F1,F2,F3とのずれを示すベクトルV1,V2,V3を算出する。
ステップ11では、演算システム150は、3つの特定点P1,P2,P3によって特定される図形500を、画像上の3つの点F1,F2,F3によって特定される図形501に変換するために必要な補正パラメータを算出する。
ステップ12では、演算システム150は、しきい値以下のユニークネス値を持つパターン405が存在するクリップ領域C5を選択する。
ステップ13では、演算システム150は、クリップ領域C5内に存在する特定点P5を決定する。
ステップ10では、演算システム150は、設計データ上の特定点P1,P2,P3と、3つの画像上の3つの点F1,F2,F3とのずれを示すベクトルV1,V2,V3を算出する。
ステップ11では、演算システム150は、3つの特定点P1,P2,P3によって特定される図形500を、画像上の3つの点F1,F2,F3によって特定される図形501に変換するために必要な補正パラメータを算出する。
ステップ12では、演算システム150は、しきい値以下のユニークネス値を持つパターン405が存在するクリップ領域C5を選択する。
ステップ13では、演算システム150は、クリップ領域C5内に存在する特定点P5を決定する。
ステップ14では、演算システム150は、特定点P5の座標をベクトルV1,V2,V3に基づいて補正する。より具体的には、演算システム150は、図5に示す図形500を図形501に一致させるために必要なアフィン変換の補正パラメータを用いて、特定点P5の座標(x5,y5)を補正する。
ステップ15では、演算システム150は、走査電子顕微鏡50に指令を発して、特定点P5の補正された座標(x5’,y5’)によって特定されるチップ上の点の画像を走査電子顕微鏡50に生成させる。生成される画像には、座標(x5’,y5’)によって特定されるチップ上の点の周囲に存在するパターンも含まれる。
ステップ16では、演算システム150は、ステップ15で生成した画像上に現れるパターン(実パターン)と、対応するCADパターンとのマッチングを実行する。
ステップ15では、演算システム150は、走査電子顕微鏡50に指令を発して、特定点P5の補正された座標(x5’,y5’)によって特定されるチップ上の点の画像を走査電子顕微鏡50に生成させる。生成される画像には、座標(x5’,y5’)によって特定されるチップ上の点の周囲に存在するパターンも含まれる。
ステップ16では、演算システム150は、ステップ15で生成した画像上に現れるパターン(実パターン)と、対応するCADパターンとのマッチングを実行する。
上述した実施形態では、3つの特定点P1,P2,P3が使用されるが、一実施形態では、高ユニークネス値を持つパターンが存在する4つ以上のクリップ領域内にそれぞれ存在する4つ以上の特定点が使用されてもよい。
一実施形態では、上記ステップ12において、演算システム150は、しきい値以下のユニークネス値を持つパターン406が存在するクリップ領域C6(図4参照)を選択し、上記ステップ13において、クリップ領域C6内に存在する特定点P6(図4参照)を決定してもよい。図4に示すように、特定点P6は、特定点P1,P2,P3によって囲まれていない。すなわち、図8に示すように、特定点P6は、特定点P1,P2,P3を頂点に持つ図形500の外に位置する。特定点P1,P2,P3によって特定される図形500と、特定点P6の距離が所定の距離以下の場合、特定点P6の座標(x6,y6)は、ベクトルV1,V2,V3に基づいて補正される。すなわち、演算システム150は、図形500を図形501に一致させるために必要なアフィン変換の補正パラメータを用いて、特定点P6の座標(x6,y6)を補正する。
図9に示すように、特定点P1,P2,P3によって特定される図形500と、特定点P6の距離が所定の距離よりも大きい場合、演算システム150は、高ユニークネス値を持つパターンが存在するクリップ領域内の特定点P7を新たに決定する。特定点P7は、特定点P6が特定点P1,P3,P7によって囲まれるような点、すなわち、特定点P1,P3,P7によって特定される図形502内に特定点P6が位置するような点である。この特定点P7は、しきい値以上のユニークネス値を持つCADパターンを設計データ上で探索することにより、追加することができる。
演算システム150は、走査電子顕微鏡50に指令を発して、特定点P7の座標によって特定されるチップ上の点F7の画像を走査電子顕微鏡50に生成させる。さらに、演算システム150は、特定点P7と、画像上の対応する点F7とのずれの大きさおよびずれの方向を示すベクトルV7を算出する。そして、演算システム150は、特定点P6の座標(x6,y6)を、ベクトルV1,V3,V7に基づいて補正する。より具体的には、演算システム150は、図形502を図形503に一致させるために必要なアフィン変換の補正パラメータを用いて、特定点P6の座標(x6,y6)を補正する。図形503は、画像上の3つの点F1,F3,F7によって特定される図形である。
このように、補正すべき特定点P6を囲む少なくとも3つの特定点、または補正すべき特定点P6の近傍に配置された少なくとも3つの特定点を適切に設定することにより、特定点P6の座標を精度よく補正することができる。
チップ内のパターンの構成によっては、補正すべき特定点P6を囲む少なくとも3つの特定点が存在しない場合もありうる。このような場合は、演算システム150は、特定点P6に最も近い特定点P1から特定点P6までの距離を算出し、算出した距離が、予め設定した距離以下である場合には、特定点P1と点F1とのずれを示すベクトルV1に基づいて特定点P6の座標を補正する。より具体的には、演算システム150は、特定点P6を、ベクトルV1が示す方向にベクトルV1が示す距離だけ移動させることで、特定点P6の座標を補正する。
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
50 走査電子顕微鏡
111 電子銃
112 集束レンズ
113 X偏向器
114 Y偏向器
115 対物レンズ
116 レンズ制御装置
117 偏向制御装置
118 画像取得装置
121 試料ステージ
122 ステージ制御装置
124 ウェーハ
130 二次電子検出器
131 反射電子検出器
140 ウェーハ搬送装置
150 演算システム
161 データベース
162 記憶装置
163 処理装置
165 表示画面
202 ショット
302 チップ
304 基準パターン
401,402,403,404,405,406 CADパターン
P1,P2,P3,P4,P5,P6 特定点
C1,C2,C3,C4,C5,C6 クリップ領域
111 電子銃
112 集束レンズ
113 X偏向器
114 Y偏向器
115 対物レンズ
116 レンズ制御装置
117 偏向制御装置
118 画像取得装置
121 試料ステージ
122 ステージ制御装置
124 ウェーハ
130 二次電子検出器
131 反射電子検出器
140 ウェーハ搬送装置
150 演算システム
161 データベース
162 記憶装置
163 処理装置
165 表示画面
202 ショット
302 チップ
304 基準パターン
401,402,403,404,405,406 CADパターン
P1,P2,P3,P4,P5,P6 特定点
C1,C2,C3,C4,C5,C6 クリップ領域
Claims (8)
- パターンの設計データ上の複数の特定点を中心とする複数のクリップ領域を設定し、
前記複数のクリップ領域内のパターンの非周期性を示す複数のユニークネス値を算出し、
前記複数のユニークネス値を、予め設定されたしきい値と比較し、
前記しきい値よりも高いユニークネス値を持つパターンが存在するクリップ領域を、前記複数のクリップ領域から選択し、
前記選択されたクリップ領域内に存在する特定点である第1特定点を決定し、
前記第1特定点の座標によって特定されるチップ上の第1の点の画像を走査電子顕微鏡で生成し、
前記第1特定点と、前記画像上の前記第1の点とのずれを示すベクトルを算出し、
前記しきい値以下のユニークネス値を持つパターンが存在するクリップ領域内の第2特定点の座標を前記ベクトルに基づいて補正し、
前記補正された座標によって特定される前記チップ上の第2の点の画像を走査電子顕微鏡で生成する、画像生成方法。 - 前記チップ上の前記第1の点の前記画像上に現れたパターンと、対応するCADパターンとの第1のマッチングを実施し、
前記チップ上の前記第2の点の前記画像上に現れたパターンと、対応するCADパターンとの第2のマッチングを実施する工程をさらに含み、
前記第2のマッチングにおいて、前記対応するCADパターンを探索するサーチ範囲は、前記第1のマッチングにおいて、前記対応するCADパターンを探索するサーチ範囲よりも狭い、請求項1に記載の画像生成方法。 - 前記選択されたクリップ領域は、前記複数のクリップ領域から選択された少なくとも3つのクリップ領域であり、
前記第1特定点は、前記少なくとも3つのクリップ領域内にそれぞれ存在する少なくとも3つの第1特定点であり、
前記第1の点は、前記少なくとも3つの第1特定点の座標によって特定されるチップ上の少なくとも3つの第1の点であり、
前記ベクトルは、前記少なくとも3つの第1特定点と、前記画像上の前記少なくとも3つの第1の点とのずれを示す複数のベクトルである、請求項1または2に記載の画像生成方法。 - 前記第2特定点は、前記少なくとも3つの第1特定点に囲まれている、請求項3に記載の画像生成方法。
- 前記第2特定点は、前記少なくとも3つの第1特定点を頂点に持つ図形の外に位置している、請求項3に記載の画像生成方法。
- 前記第2特定点の座標を前記複数のベクトルに基づいて補正する工程は、
前記少なくとも3つの第1特定点によって特定される図形を、前記画像上の前記少なくとも3つの第1の点によって特定される図形に変換するために必要な補正パラメータを算出し、
前記補正パラメータを用いて、前記第2特定点の座標を補正する工程である、請求項3乃至5のいずれか一項に記載の画像生成方法。 - 前記第1特定点から前記第2特定点までの距離は、予め設定された距離以下である、請求項1または2に記載の画像生成方法。
- 前記第2特定点の座標を前記ベクトルに基づいて補正する工程は、前記第2特定点を前記ベクトルが示す方向に前記ベクトルが示す距離だけ移動させることで、前記第2特定点の座標を補正する工程である、請求項7に記載の画像生成方法。
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