JP4067677B2 - Scanning electron microscope automatic detection sequence file creation method and scanning electron microscope automatic length measurement sequence method - Google Patents

Scanning electron microscope automatic detection sequence file creation method and scanning electron microscope automatic length measurement sequence method Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査電子顕微鏡の自動シーケンスファイル作成方法、走査電子顕微鏡の自動シーケンス方法及び走査電子顕微鏡の自動測長装置に関し、より詳しくは、半導体装置を構成するパターンなどを測長し又は検査するための走査電子顕微鏡の自動シーケンスファイル作成方法、走査電子顕微鏡の自動シーケンス方法及び走査電子顕微鏡の自動測長装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の走査電子顕微鏡(SEM(scanning electron microscop)) は、測長精度の向上と装置のスループットの向上のために、測長ポイントを自動で測長し、また、高速で測長することができる自動測長システムが求められている。
従来、走査電子顕微鏡などの測長技術の一環として、測長SEMの人為的な測長ミスの削減、高スループット化、装置稼働率の向上が求められてきた。
【0003】
そのような状況の中で、ウェハ上の所定のパターンの測長を行う方法として、予め、ウェハレイアウトの作成、光学顕微鏡によるグローバルアライメントマークの登録、測長箇所の画像認識パターンの登録、オートフォーカスレベルの登録、測長パターンのアルゴリズムの登録などといった作業を経てから、自動測長ファイルを作成しておき、その後、その自動測長ファイルを基に、測長装置がオペレータフリーで自動測長を行う方式が採用されている。
【0004】
次に、従来技術の測長方式の一例を図1に基づいて説明する。
まず、図1の(1) に示すように測長するウェハ(試料)のウェハレイアウトを作成する。ウェハレイアウトとは、半導体ウェハに配置される複数のチップ領域がどの位置に並んでいるかのデータを測長走査電子顕微鏡のメモリ部に記憶させることであり、そのデータは、ステッパ(縮小露光装置)から取り込むのが一般的である。
【0005】
続いて、図1の(2) に示すように光学式顕微鏡を用いてグローバルアライメントの対象となるチップを選択する。グローバルアライメントとは、ウェハの基準点(原点)のズレを補正し、さらに、ウェハの傾きθを補正することである。
さらに、図1の(3) に示すように、試料を測長SEM装置内のチャンバ内に入れる。
【0006】
続いて、図1の(4) に示すように、チャンバ内でグローバルアライメントマークを走査電子顕微鏡のメモリ部に登録する。グローバルアライメントマークというのは、グローバルアライメントを行うためのマークであり、具体的には、グローバルアライメントの対象となる1つのチップ領域内の例えば特定画像とXY座標点と画像倍率を取得してメモリに登録することである。
【0007】
そして、そのグローバルアライメントマークのデータに基づいて、ウェハの原点のズレを補正し、さらにウェハの傾きθを補正する、即ちグローバルアライメントを実行する。
次に、図1の(5) に示すように、測長を行うポイントを表示画像によって表示し、測長対象となるポイントの近くの画像認識マークを指定する。その指定によって、画像認識マークの画像と座標と画像倍率がメモリに登録される。このように画像認識マークとして、例えば測長対象となるポイントの近くの特徴のあるパターンが選択される。
【0008】
次に、図1の(6) に示すように、測長対象となるパターンを表示画像に表示し、電子ビームのスキャンエリアと測長アルゴリズムを選択する。ここでは、測長箇所の座標と倍率とスキャンエリアと測長アルゴリズムを取得して、メモリに登録する。
ここまでの作業で、測長対象となる1ポイントの登録作業が修了する。そして、測長対象となる他のポイントがまだ存在する場合には、図1の(7) に示すように、図1の(5) 〜(6) の作業を繰り返して行う。また、測長対象となる他のポイントがまだ存在しない場合には、図1(8) に示すように、試料を走査型顕微鏡の外に取り出す。
【0009】
以上のような操作によって自動測長シーケンスファイルの作成が修了する。そして、図1の(9) に示すように、動測長シーケンスファイルに基づいて、ウェハ上のパターンの測長が自動で行う作業に入ることになる。
走査電子顕微鏡を使用する従来技術については、例えば特開平4−370947号公報、特開平5−226441号公報、特開平7−113854号公報などにおいて、種々の提案がなされている。
【0010】
まず、特開平4−370947号公報においては、電子ビーム装置用測定点変換方法が記載されている。その方法は、電子ビームを試料上で走査させることにより配線パターンの二次電子像を取得し、ついでCADデータに基づいて配線パターンのレイアウト像を作成し、二次電子像の第1特徴点とレイアウト図上の第1特徴点を抽出し、二次電子像及びレイアウト図上において直交座標を設定し、直交座標の2軸の各々に沿って第2特徴点のヒストグラムを作成し、二次電子像についてのヒストグラムとレイアウト図のヒストグラムとのマッチングを行って両直交座標のズレを検出し、ズレに基づいて互いに対応する第1特徴点を選択し、この第1特徴点に基づいてレイアウト図上の座標を2次電子像上の座標に変換する座標変換式を求めるものである。
【0011】
また、特開平5−226441号公報においては、半導体装置を構成する回路パターンと論理回路の配線情報との間の対応を検索する方法が記載されている。その方法は、電子ビーム装置とズレ量検出手段と照射制御手段を有するものである。その電子ビーム装置においては、多層配線を有する半導体チップ(検査対象物)を2次元移動ステージに搭載し、その半導体チップに電子ビームを照射し、半導体チップから放出された二次電子の検出信号によりSEM画像と測定電圧を得る。また、ズレ量検出手段は、電子ビーム装置で得られたSEM画像とレイアウト図格納部から読み出した配線層別のレイアウト図と比較することにより配線層別にSEM画像とレイアウト図とのズレ量を検出する。照射制御手段は、ズレ量検出手段で検出されたズレ量に応じて電子ビーム照射位置と半導体チップ上の測長点を一致させるように二次元移動ステージの移動を制御するものである。
【0012】
特開平7−113854号公報においては、荷電粒子ビームを利用したICテスタが記載されている。そのICテスタは、自動プロービング手段により荷電粒子ビームを自動的に配線導体(目的対象物)に照射し、配線導体から放出される二次電子の量を測定して配線導体に流れる信号波形を測定するEBテスタを使用するとともに、マスクレイアウトCADデータをSEM像の歪みに対応させて補正し、マスクレイアウトCADデータの補正とSEM像の取得動作を並行して実行することによって、自動プロービング手段の処理速度を高速化したものである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図1の(1) 〜(4) については走査電子顕微鏡で作業しなくても、他の装置からそれらのデータをそのまま引用することによって自動測長シーケンスファイルが作成できる。しかしながら、図1の(5) 〜(8) の作業は実際の試料がないと自動測長シーケンスファイルを作成することができなかった。
【0014】
したがって、自動測長シーケンスファイルの作成作業は手間がかかっていた。しかも、その自動測長シーケンスファイルを作成するための作業の間は、測長SEM装置が使用中となっているために、実際の測長を行うための作業ができない状態となっており、これにより測長SEM装置の実質的な稼働率が低くなってしまう。
【0015】
また、上記した3つの特許公開公報に記載された技術はCADデータを用いたものである。
そのうち、特開平4−370947号公報には、SEM像とCADデータのマッチング方法については詳細に述べられておらず、単純にSEM像のエッジ情報とCADデータを比較してもパターンマッチングは不可能である。例えばSEM像の倍率とCADデータを参照するデータ倍率が異なっていれば、エッジマッチングもできないし、CADデータは四角や三角の線パターンの組み合わせにより構成されているために、CADデータのエッジ情報のみを照合してもパターンマッチングはできない。
【0016】
また、特開平5−226441号公報においては、CADデータに基づいて作成されたレイアウト図とSEM像とからヒストグラムを作成し、ヒストグラムのマッチングによって位置合わせを行うということが記載されている。しかし、レイアウト図からヒストグラムの作成をすることはできない。なぜならば、電子ビームを照射する領域の物質の種類や組み合わせによってコントラスト(グレーレベル)が変化するからである。従って、パターンのある部分が常に明るいといった判断、即ち二次電子が多く出るといった判断はできず、レイアウト図からヒストグラムを作成したとしても実際のSEM像のヒストグラムとは異なったものになる。また、特開平5−226441号公報に記載の技術はヒストグラムのマッチングを採用している点で他のマッチング方法とは相違する。
【0017】
さらに、CADデータを用いる特開平7−113854号公報においては、予めイニシャルアライメント処理によりSEM像とマスク図かとからマスク図をSEM像に合致させるための補正係数を求めておき、SEM画像取得中に、マスクレイアウトCADデータを読込み、このレイアウトCADデータを倍率、回転角、配線幅に関して補正を行う。補正されたマスクレイアウトCADデータをマスク図に変化し、このマスク図とSEM像とをパターンマッチングさせ、座標補正値(Δx,Δy)を求め、この座標補正値によりEBビームの照射位置を補正する構成としたものであるが、CADデータとSEM像を比較する際に、予めSEM像を取得し、SEM像に合致させるための補正係数を求めておかなければならない。このような手法では、実際のSEM像を取得するためのサンプルが必要である。なお、補正係数を求めたサンプルのSEM像がこれから測定を開始するサンプルと同様に歪みが発生するかは判らない。また、前述したように、CADデータは四角や三角の線パターンの組み合わせで構成されているために、それらの線パターンのエッジ情報のみを照合してもパターンマッチングはできないなどの欠点がある。
【0018】
以上、現状の一例と幾つかの特許公報を挙げて説明したように、従来の測長SEM装置の自動測長シーケンスファイルを作成する場合には、実際のウェハ(試料)が無いと画像認識マーク、座標登録、測長アルゴリズムの設定が不可能である。即ち、自動測長ファイルを作成するためには、画像認識マークの画像登録、位置登録、測定ポイントの測長アルゴリズムなどの登録作業が必要であり、特に、画像認識マークの登録作業においては、実際のウェハが無いと画像認識マークが不可能である。さらに、自動測長シーケンスファイル用の画像認識マーク・測長マークを登録するためには、一時、測長SEMを専有して作成しなければならない。
【0019】
本発明の目的は、装置の稼働率を向上し、ウェハを用いることなく自動測長シーケンスファイルを作成することができる走査電子顕微鏡の自動シーケンスファイル作成装置及び自動シーケンスファイル作成方法を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
(1)上記した課題は、図6〜図10に例示するように、CADデータから設計データd0を取り込み、前記設計データd0から、任意の領域に含まれる、複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータd1を取り込み、前記複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータd1に基づいてパターン輪郭エッジデータd2を抽出し、前記パターン輪郭エッジデータd2から測長箇所Aを指定し、前記パターン輪郭エッジデータd2からテンプレートパターンエッジ情報d3を設定する処理を含み、前記テンプレートパターンエッジ情報d 3 は、ウェハ面上のレイアウトを作成し、該ウェハ面からグローバルアライメント対象を登録し、前記測長箇所Aを登録した後にファイルに登録され、さらに、前記複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータd 1 を画像表示することによって該画像から電子ビーム走査範囲が選択され、その後に、測長アルゴリズムを選択する処理を含むことを特徴とする走査電子顕微鏡の自動検出シーケンスファイル作成方法によって解決する。
【0022】
上記した走査電子顕微鏡の自動検出シーケンスファイル作成方法において、前記パターン輪郭エッジデータは、メッシュ状に分割されて2値化されることを特徴とする。
(2)上記した課題は、図6〜図10に例示するように、CADデータから設計データd0を取り込み、前記設計データd0から、任意の領域に含まれる、複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータd1を取り込み、前記複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータd1に基づいてパターン輪郭エッジデータd2を抽出し、前記パターン輪郭エッジデータd2から測長箇所Aを指定し、前記パターン輪郭エッジデータd2から画像認識情報d3を抽出することによりファイルを作成し、前記ファイルを走査電子顕微鏡3に転送し、前記走査電子顕微鏡3の画像表示部3CにウェハW上の実パターンを表示し、前記画像表示部3Cの前記実パターンから実パターンエッジ情報d4を抽出し、前記画像認識情報d3と前記実パターンエッジ情報d4を比較することにより前記画像表示部3Cで表示された前記実パターンの位置又は前記設計データd0の位置を特定することを含み、前記ファイルからの前記画像認識情報d 3 と前記ウェハW上の前記実パターンの前記実パターンエッジ情報d 4 とを比較し且つ整合させた後に、前記ウェハWの前記実パターンエッジ情報d 4 が前記画像認識情報d 3 として取り込まれることを特徴とする走査電子顕微鏡の自動測長シーケンス方法によって解決する。
【0023】
上記した走査電子顕微鏡の自動シーケンス方法において、前記設計データd0の取込みは、CADデータから任意の品種と任意の層の設計データを取り込むことによって行われることを特徴とする。
【0024】
上記した走査電子顕微鏡の自動シーケンス方法において、前記ウェハW上のパターンは、前記CADデータに基づいて形成された露光マスクを使用して形成されたレジストパターン又は膜パターンであることを特徴とする。
(3)上記した課題は、CADデータから任意の品種、任意の層についての第1の設計データd0 をコンピュータ2に取り込む工程と、前記第1の設計データd0 から任意の場所、任意の領域についての第2の設計データd1 を取り込む工程と、前記コンピュータ2に格納されている種々のパターニング情報に基づいて、光学シュミレーション又はレジスト形状シュミレーションを行い、前記第2の設計データd1 に基づいてウェハW上に形成される第1のレジストパターン形状情報d7 又は第1の膜パターン形状情報d8 を計算する工程と、前記第1のレジストパターン形状情報d7 又は前記第1の膜パターン形状情報d8 からパターン輪郭エッジ情報を抽出し、該パターン輪郭エッジ情報d’2 に基づいて画像認識情報d3 を得る工程と、前記第2の設計データd1 に基づいて前記ウェハW上に形成された第2のレジストパターン又は第2の膜パターンのうち、前記第2の設計データに対応する部分を包含する画像を走査電子顕微鏡3の画像表示部3Cに表示し、該画像表示部3Cに現れた実パターンを実パターンエッジ情報d4 として取得する工程と、前記画像認識情報d3 と前記実パターンエッジ情報d4 とを比較して、前記実パターンの位置又は前記第2の設計データd1 の位置を特定することを特徴とする走査電子顕微鏡の自動測長シーケンスファイル作成方法によって解決する。
【0025】
上記した走査電子顕微鏡の自動測長シーケンスファイル作成システムにおいて、前記コンピュータ2に格納されている種々の前記パターニング情報は、前記品種の下地膜種構造、レジスト情報、レジスト露光装置の光学定数、現像液情報であることを特徴とする。
次に、本発明の作用について説明する。
【0026】
本発明によれば、CADデータに格納されている設計データに基づいて測長箇所の指定やテンプレートの作成を行うことにより、走査電子顕微鏡の自動シーケンスファイルを作成するようにした。
したがって、自動シーケンスファイルの作成時には、走査電子顕微鏡を使用することがなくなり、その間に走査電子顕微鏡において、測長処理が可能になる。この結果、走査電子顕微鏡の稼働率が高くなる。
【0027】
また、ウェハ上の実パターンに基づいて実パターンエッジ情報を作成し、その実パターンエッジ情報の少なくとも一部を自動シーケンスファイルのパターン輪郭エッジデータとして取り込むことにより、自動シーケンスファイルのパターン輪郭エッジデータの精度をより実パターンに近づけることができる。
さらに、本発明では、設計データとパターニング条件に基づいて、ウェハ上に形成されるレジストパターンや膜パターンをシュミレーションするようにしたので、自動シーケンスファイルのパターン輪郭エッジデータの精度をより実パターンに近づけることができ、測長エラーの発生が防止される。
【0028】
【発明の実施の形態】
そこで、以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図2は、以下に述べる本発明の複数の実施形態のうちの共通な構成図であり、図3は、それらの各構成要素の機能を説明する図である。
図2において、CAD(computer aided design) システム1とホストコンピュータ2と走査電子顕微鏡3はネットワークで繋がっており、ホストコンピュータ2と走査電子顕微鏡3の間、CADシステム1とホストコンピュータ2の間でデータの受け渡しが可能になっている。また、ホストコンピュータ2にはファイル作成、データ登録の作業のためのワークステーション4が接続されている。
【0029】
CADシステム1、ホストコンピュータ2、走査電子顕微鏡3は、図3に示すようなデータの保持とデータの交換とを行う。
図3において、CADシステム1のメモリ部1Aには、半導体装置の各品種(例えば、DRAM、論理回路)とそれらの品種を構成する複数層のパターンの設計データが格納されている。その設計データのうち必要な品種、層の設計データd0 は、ホストコンピュータ2へと引き出される。
【0030】
ホストコンピュータ2は、CADシステム1から引き出した設計データd0 を一時的に保存し、その設計データd0 に基づいてパターンをワークステーション4の表示部に表示させる。また、ホストコンピュータ2は、光学シュミレーション機能とレジスト形状シュミレーション機能を有し、さらに、種々のサンプル情報を走査電子顕微鏡3に出力するとともに、走査電子顕微鏡3の自動測長シーケンス作成ファイルf0 のエディット機能を有し、ファイル作成後に自動測長シーケンス作成ファイルf0 や自動測長シーケンスファイルf1 のデータを走査電子顕微鏡3に転送する。種々のサンプル情報としては、例えば品種プロセスフローの経歴、下地膜種構造(各厚、屈折率、吸収係数)、レジスト情報(組成比、膜厚、ネガ・ポジ、透過率、吸収エネルギー等)、露光装置の光学定数(波長、NA、σ、マスク種等)、現像液情報(現像速度係数、現像時間等)がある。
【0031】
走査電子顕微鏡3の制御部3Aは、自動測長する機能を有し、ホストコンピュータ2との間で自動測長シーケンス作成ファイルf0 を互いにアクセスしあったり、自動測長シーケンスファイルf1 を受け取り保存したりする。
また、走査電子顕微鏡3の走査電子部3Bは、図4に示すように、電子ビーム進行方向に向かって電子銃3aとコンデンサレンズ3bと偏向コイル3cと対物レンズ3Dと移動ステージ3fとを有し、電子銃3aから照射した荷電粒子をコンデンサレンズ3b、偏向コイル3c、対物レンズ3dを通して移動ステージ3f上の試料Wに照射するようになっている。移動ステージ3fは、ステージ精度3σ=3μmとなっている。
【0032】
また、荷電粒子が照射された試料Wから出た二次電子の量は二次電子検出器3gによって検出され、その検出量は増幅器によって変換されて表示部3Cで表示される。また、偏向コイル3cの偏向量と表示部3Cの画像スキャン量は制御部3Aによって制御される。
(第1の実施の形態)
次に、本発明の第1の実施の形態に係る走査電子顕微鏡の自動シーケンスファイル作成装置を用いて自動測長シーケンスファイルを作成する手順を図5のフローチャートに基づいて説明する。
【0033】
第1に、図5の(a) と図6(a) に示すように、ホストコンピュータ2は、必要な品種、必要な層の第1の設計データd0 をCADシステム1のメモリ部1Aから引き出し、これを一時保存する。
第2に、図5の(b) に示すように任意場所の設計データの取り込みを次のように行う。
【0034】
即ち、図6(b) に示すように、第1の設計データd0 に基づいて得られる画像をワークステーション4の画像表示部4aに表示する。そして、表示させた画像のうち任意の領域Rを指定してその領域R内の第2の設計データd1 を所定の画像データファイル内に取り込む。
具体的には、測長ポイントとなる任意の場所Pを画像表示部4aの画面中央に表示する。この場合、走査電子顕微鏡3で測長を行い且つ画像認識を行う画像倍率と同じ画像倍率で任意の領域Rを含む画像を表示させる。そして、その表示の後に、任意の領域Rの第2の設計データd1 を、測長走査電子顕微鏡(CD−SEM)3の視野範囲(Field of View; FOV)分の設計データとして画像データファイル内に取り込む。その第2の設計データd1 にはパターンデータの他に位置情報も含まれている。これは、設計情報にはどの位置でも座標データを持っているから位置情報の取込みは容易である。
【0035】
第3に、図5の(c) と図7(a) に示すように、測長走査電子顕微鏡3のFOV分の設計データ、即ち第2の設計データd1 からパターン輪郭エッジ情報d2 を抽出する。第2の設計データd1 は、四角や三角のパターンの集合によって形成された設計データd1 を有するものであって、パターンエッジ情報ではない。
即ち、測長走査電子顕微鏡3の第1の設計データd1 のうちからパターン輪郭(パターンエッジ)情報を抽出して、パターン輪郭エッジ情報d2 を得る。そして、パターン輪郭エッジ情報d2 に基づいて、ホストコンピュータ4の画像表示部4aにパターンエッジ画像を表示させる。
【0036】
第4に、図5の(d) と図7(b) に示すように、測長対象箇所Aを指定する。
即ち、パターンエッジ画像のうちの測長したい箇所Aをワークステーション4のキー操作等によって指定して、その測長箇所Aの座標(AX1,AY1)を測長ポイント座標として読み込んでその座標データを画像データファイルに格納する。
【0037】
第5に、図5の(e) と図7(c) に示すように、テンプレートデータを作成する。
即ち、ワークステーション4の画像表示部4aに表示されたパターンエッジ画像のうち、特徴のあるパターンP2 を含む範囲をキー操作によって指定し、その範囲を画像認識テンプレートTとして指定する。そして、画像認識テンプレートTとなるパターンP2 の座標(AX2,AY2)とこのパターンP2 を含む範囲をテンプレートパターンエッジ情報d3 として画像ファイル内に記録する。
【0038】
この例では、テンプレートパターンエッジ情報d3 は、測長箇所Aに近い特徴のあるパターンP2 を含む範囲をテンプレートとしたが、その大きさに制限は無く、例えば、パターン輪郭エッジ情報d2 に基づいて表示されるパターンエッジ画像の範囲を全てテンプレートパターンエッジ情報d3 としてもよい。なお、この実施形態では、パターン輪郭エッジ情報d2 の一部をテンプレートパターンエッジ情報d3 と仮定して説明する。
【0039】
第6に、図5の(f) と図7(c) に示したテンプレートエッジ情報d3 を測長走査電子顕微鏡3の画像認識用のテンプレートとして利用し、以下のようにして測長走査電子顕微鏡3の自動測長シーケンスファイルf1 を作成する。その自動測長シーケンスファイルf1 の作成はホストコンピュータ2によって図8のフローチャートに従って作成されていく。
【0040】
まず、図8の(A−1)に示すように、ホストコンピュータ2は、測長走査電子顕微鏡3から自動測長設定ファイルの作成ツールである自動測長シーケンス作成ファイルf0 を呼び出す。
そして、ホストコンピュータ2においては、予めCADシステム1から呼び出された第1の設計データd0 の品種に対応してウェハレイアウトの作成を自動的に行ってこれを自動シーケンスファイルf1 に登録する。これは、品種毎にチップレイアウトが決まっているのでウェハレイアウトが自動的に作成ができることになる。
【0041】
次に、図8の(A−2)に示すように、グローバルアライメントを行うチップとグローバルアライメントに使用する画像認識マークを自動シーケンスファイルf1 に登録する。この場合、ステージ精度が3σ=3μmであることを前提としているので、予め普遍的にあるパターンを登録しておけば、光学式顕微鏡で十分に検知可能出ある。これも、レイアウトによってワークステーション4の操作によってホストコンピュータ2への設定が可能である。
【0042】
次に図8の(A−3)に示すように、測長ポイントの登録に入る。
まず、画像認識テンプレートTの登録を行う。これは先ほど、ホストコンピュータ2で作成したテンプレートパターンエッジ情報d3 と座標(AX2,AY2)を自動測長シーケンスファイルf1 に登録することによって行われる。続いて、測長点の座標(AX1,AY1)を自動測長シーケンスファイルf1 に登録する。さらに、どの部分を測長するかを予め登録しておかなければならないので、ホストコンピュータ2に保存しておいた、測長走査電子顕微鏡3のFOVの第2の設計データd1 をメモリ部から呼び出し、その第2の設計データd1 に基づいてビームスキャン範囲と測長方法を指定し、これを自動測長シーケンスファイルf1 に記録する。一般には、スキャンエリアの選択と、測長アルゴリズムの選択を行う。
【0043】
その後に、図8の(A−4)に示すように、他の測長ポイントがまだ存在する場合には(A−3)に示した操作を繰り返す。
そして、図8の(A−5)に示すように、全ての測長ポイントに関してのデータの処理が終わった場合には、この段階で自動測長シーケンスファイルf1 の作成が終了する。その自動測長シーケンスファイルf1 を一時ホストコンピュータ2に保存する。
【0044】
次に、ウェハ(試料)の自動測長の工程に入る。即ち、図4に示した測長走査電子顕微鏡3の走査電子部3Bのウェハ載置台3f上にウェハWを載置し、その前か後に、図8の(A−6)に示すように、自動測長シーケンスファイルf1 のデータをホストコンピュータ2から測長走査電子顕微鏡3の制御部3Aに転送する。
【0045】
そして、測長走査電子顕微鏡3は、自動波長シーケンスファイルf1 に基づいてグローバルアライメントを行い、移動ステージ3fの移動により測長点の座標を表示部3Cの視野範囲に移動させる。
これにより、図9(a) に示すように、測長走査電子顕微鏡3の画像表示部3Cの表示画像にはウェハW上のテンプレートパターンT1 が含まれるので、測長走査電子顕微鏡3はテンプレートパターンT1 から図9(b) に示すようなテンプレートパターンエッジ情報d4 を抽出する。
【0046】
そして、表示画像3Cのテンプレートパターンエッジ情報d4 と自動測長シーケンスファイルf1 中のテンプレートパターンエッジ情報d3 とを比較する。それらの情報が一致した場合には、自動測長シーケンスファイルf1 中の第2の設計データd1 に対応するウェハW上の範囲の位置が自動的に特定される。即ち、テンプレートパターンT1 の位置が決まれば、第2の設計データd1 の表示位置が決まることになる。
【0047】
次に、ウェハW上でのテンプレートの座標(AX2,AY2)から測長ポイント(AX1,AY1)にビーム照射点を移動したり或いは移動ステージ3fを移動させて測長箇所A0 の測長を行う。この測長は、自動波長シーケンスファイルf1 内のアルゴリズム、ビームスキャン範囲のデータに基づいて行われる。
(第2の実施の形態)
測長走査電子顕微鏡3では、テンプレートパターンT1 の画像認識として例えば16pixel ×16pixel サイズのメッシュが用いられている。
【0048】
そこで、本実施形態では、ホストコンピュータ2で作成するテンプレートパターンエッジ情報として、測長走査電子顕微鏡3のテンプレートパターンの画像認識メッシュサイズと同サイズに分割したテンプレートエッジ情報d5 を取得する方法について説明する。なお、この実施形態では、第1実施形態で作成したテンプレートパターンエッジ情報d3 を、第1のテンプレートパターンエッジ情報d3 とする。
【0049】
まず、第1実施形態と同様に、第2の設計データd1 を取得した後に、図7(a) に示すように、パターン輪郭エッジ情報d2 を作成する。
次に、第1実施形態と同様にして、パターン輪郭エッジ情報d2 から第1のテンプレートエッジ情報d3 を取得する。そして、図10(a) に示すように、第1のテンプレートパターンエッジ情報d3 に対して測長走査電子顕微鏡3で使用する画像認識メッシュサイズと同サイズの分割処理、例えば16pixel ×16pixel の分割処理を行い、これにより第2のテンプレートパターンエッジ情報d5 を取得する。なお、ここでは画像認識テンプレート領域内のパターンエッジのみについて分割処理を行ったが、測長走査電子顕微鏡3の視野範囲内でパターン輪郭エッジ情報d2 をメッシュ分割してもよい。
【0050】
次に、第2のテンプレートパターンエッジ情報d5 について、1つのメッシュに対してパターンエッジが存在する箇所を「0」とし、存在しない箇所を「1」として、2値化処理を行う。この2値化処理によって、図10(b) に示すような第3のテンプレートパターンエッジ情報d6 が得られる。なお、1つのメッシュに対してパターンエッジが存在する箇所を「1」とし、存在しない箇所を「0」として2値化処理をしてもよい。
【0051】
この後に、第3のテンプレートパターンエッジ情報d6 を測長走査電子顕微鏡3の画像認識用テンプレートとして利用し、それ以外は図8の(A−1)〜(A−5)のフローに従って自動測長シーケンスファイルf1 を作成する。その自動測長シーケンスファイルf1 を一時ホストコンピュータ2に保存する。
次に、ウェハ(試料)の自動測長の工程に入る。即ち、図4に示した測長走査電子顕微鏡3の走査電子部3Bのウェハ載置台3f上にウェハWを載置し、その前か後に、図8の(A−6)に示すように、自動測長シーケンスファイルd1 のデータをホストコンピュータ2から測長走査電子顕微鏡3の制御部3Aに転送する。
【0052】
そして、測長走査電子顕微鏡3は、自動波長シーケンスファイルd1 に基づいてグローバルアライメントを行い、移動ステージ3fの移動により測長点の座標を画像表示部3Cの視野範囲に移動させる。
これにより、図11(a) に示すように、測長走査電子顕微鏡3の画像表示部3Cの表示画像にはテンプレートパターンT1 が含まれるので、そのテンプレートパターンT1 から図11(b) に示すようなテンプレートパターンエッジ情報d4 を抽出する。
【0053】
そして、表示画像に基づくテンプレートパターンエッジ情報d4 と自動測長シーケンスファイルf1 中の第3のテンプレートパターンエッジ情報d6 とを比較する。それらの情報d4 ,d6 が一致した場合には、自動測長シーケンスファイルf1 中の第2の設計データd1 に対応するウェハW上の範囲の位置が自動的に特定される。即ち、テンプレートパターンT1 の位置が決まれば、第2の設計データd1 の位置が決まることになる。
【0054】
次に、ウェハW上でのテンプレートの座標(AX2,AY2)から測長ポイント(AX1,AY1)にビーム照射点を移動したり或いは移動ステージ3fを移動させて測長箇所の測長を行う。この測長は、自動波長シーケンスファイル内のアルゴリズム、ビームスキャン範囲のデータに基づいて行われる。
(第3の実施の形態)
上記した2つの実施形態では、自動測長シーケンスファイルf1 をホストコンピュータ2で作成した後に、その自動測長シーケンスファイルf1 の手順に基づいて実際のウェハW上のパターンの測長を行うことになる。しかし、ウェハ上のパターンの形状は、パターン作成条件の違いによって第2の設計データd1 のパターンデータと一致しない場合がある。そこで、そのような場合の自動測長シーケンスファイルf1 のパターン輪郭エッジ情報d2 を実際に形成されるパターンの形状に合うように変換する必要がある。そこで、そのパターン輪郭エッジ情報d2 のパターン形状の書換えについて以下に説明する。
【0055】
第1に、図6(a) に示すように、ホストコンピュータ2は、必要な品種、必要な層の第1の設計データd0 をCADシステム1のメモリ部1Aから引き出し、これを一時保存する。
第2に、任意場所の設計データの取り込みを次のように行う。
即ち、図6(b) に示すように、第1の設計データd0 に基づいて得られる画像をワークステーション4の画像表示部4aに表示する。そして、表示させた画像のうち任意の領域Rを指定してその領域R内の第2の設計データd1 を所定の画像データファイル内に取り込む。
【0056】
具体的には、測長ポイントとなる任意の場所Pを画像表示部4aの画面中央に表示する。この場合、走査電子顕微鏡3で測長を行い且つ画像認識を行う画像倍率と同じ画像倍率で任意の領域Rを含む画像を表示させる。そして、その表示の後に、任意の領域Rの第2の設計データd1 を、測長走査電子顕微鏡(CD−SEM)3の視野範囲(Field of View; FOV)分の設計データとして画像データファイル内に取り込む。その設計データd1 にはパターンデータの他に位置情報も含まれている。これは、設計情報にはどの位置でも座標データを持っているから位置情報の取込みは容易である。
【0057】
ここまでは、第1実施形態と同じフローになっている。
次に、第3のフローとして、図7(a) に示したように、測長走査電子顕微鏡3の設計データ、即ち第2の設計データd1 からパターン輪郭エッジ情報d2 を抽出する手順に入る。
この場合、第2の設計データd1 は、四角や三角のパターンの集合によって形成された設計データを有するものであって、それ自体ではパターンエッジ情報とはなっていない。しかも、第2の設計データd1 に含まれるパターン情報は実際のウェハW上に形成されるパターンとは完全に一致しない場合がある。例えば、第2の設計データd1 では四角で表示されたパターンが、ウェハW上では丸みを帯びたパターンとなる。
【0058】
そこで、図12(a) に示すように、第2の設計データd1 に対して、ホストコンピュータ2に格納されている品種の下地膜種構造、レジスト情報、露光に使用される露光装置の光学定数、現像液情報に基づいて、光学シュミレーション、或いはレジスト形状シュミレーションを行い、その第2の設計データに基づいくマスクを用いてウェハに転写されるレジストパターン形状を計算してレジスト形状情報d7 を取得する。
【0059】
ここでの品種というのは、これから測長走査電子顕微鏡3にインプットされる品種を指し、インプットされる品種のプロセスフローの経歴によってシュミレーションを行うことになる。また、レジスト形状情報d7 には、レジストの原子組成比、膜厚、ネガ・ポジ、光透過率、光吸収エネルギー等の情報が含まれる。さらに、露光装置の光学定数としては、例えば波長、開口数(NA)、σ、マスク種などがある。現像液情報としては、組成、現像速度係数、現像時間などがある。
【0060】
以上のようにして得られたレジストパターン形状情報d7 に基づいて、図12(b) に示すようなパターンエッジ情報d’2 を計算する。そして、パターンエッジ情報d’2 に基づいて、ホストコンピュータ2のワークステーション4の画像表示部4aにパターンエッジ画像を表示させる。
なお、図12(a) に示したように、レジストパターン形状情報d7 に基づいてエッチングパターン形状情報(実パターン形状情報)d8 を取得し、これをレジストパターン形状情報d7 の代わりに使用してパターンエッジ情報d’2 を計算してもよい。なお、エッチングbパターン形状情報d8 を得るためには、膜のエッチング時間、エッチャントなどの情報に基づくシュミレーションを行う。
【0061】
これで第3のフローが終了する。
第4に、図12(b) に示したように、測長対象箇所を指定する。
即ち、パターンエッジ画像のうちの測長したい箇所Aをワークステーション4のキー操作等によって指定して、その測長箇所の座標(AX1,AY1)を測長ポイント座標として読み込んでその座標データを画像データファイルに格納する。
【0062】
第5に、図12(c) に示すように、テンプレートデータを作成する。
即ち、パターンエッジ画像のうち、特徴のあるパターンP2 を含む範囲をキー操作によって指定し、その範囲を画像認識テンプレートTとして指定する。そして、画像認識テンプレートTとなるパターンP2 の座標(AX2,AY2)とこのパターンP2 を含む範囲をテンプレートパターンエッジ情報d3 として画像ファイル内に記録する。
【0063】
この例では、テンプレートパターンエッジ情報d3 は、測長箇所に近い特徴のあるパターンP2 を含む範囲をテンプレートとしたが、その大きさに制限は無く、例えば、パターン輪郭エッジ情報d2 に基づいて表示されるパターンエッジ画像の範囲を全てテンプレートパターンエッジ情報d3 としてもよい。
第6に、図12(c) に示したテンプレートエッジ情報d3 を測長走査電子顕微鏡3の画像認識用のテンプレートとして利用し、測長走査電子顕微鏡3の自動測長シーケンスファイルf1 を作成する。その自動測長シーケンスファイルf1 の作成は図8にフローに従って作成されていく。
【0064】
この後に、第1実施形態と同様に、図8に示すフローに従って処理を行うことになる。
(第4の実施の形態)
第3の実施の形態では、レジストパターン形状情報d7 又はエッチングパターン形状情報d8 をパターンエッジ情報d3 として使用した。
【0065】
この場合にも、第2実施形態と同様に、テンプレートパターンエッジ情報d3 として、測長走査電子顕微鏡3の画像認識メッシュサイズと同サイズに分割したテンプレートエッジ情報d5 を取得するようにしてもよい。その実施形態を以下に説明する。尚、この実施形態では、第1実施形態で作成したテンプレートパターンエッジ情報d3 を、第1のテンプレートパターンエッジ情報d3 とする。
【0066】
まず、第1実施形態と同様に、第2の設計データd1 を取得した後に、図12(a) に示すように、レジストパターンエッジ情報d7 を作成する。
次に、レジストパターンエッジ情報d7 に基づいて第1のテンプレートパターンエッジ情報d3 を取得する。そして、図13(a) に示すように、第1のテンプレートパターンエッジ情報d3 について、測長走査電子顕微鏡で使用する画像認識メッシュサイズと同サイズの分割処理、例えば16pixel ×16pixel の分割処理を行い、これにより第2のテンプレートパターンエッジ情報d5 を取得する。なお、ここでは画像認識テンプレート領域内のパターンエッジのみについて分割処理を行ったが、測長走査電子顕微鏡の視野範囲でパターン輪郭エッジ情報d2 をメッシュ分割してもよい。
【0067】
次に、第2のテンプレートパターンエッジ情報d5 について、1つのメッシュに対してパターンエッジが存在する箇所を「0」とし、存在しない箇所を「1」として、2値化処理を行う。この2値化処理によって、図13(b) に示すような第3のテンプレートパターンエッジ情報d6 が得られる。なお、1つのメッシュに対してパターンエッジが存在する箇所を「1」とし、存在しない箇所を「0」として2値化処理をしてもよい。
【0068】
この後に、第3のテンプレートパターンエッジ情報d6 を測長走査電子顕微鏡の画像認識用テンプレートとして利用し、それ以外は図8の(A−1)〜(A−5)のフローに従って自動測長シーケンスファイルf1 を作成する。その自動測長シーケンスファイルf1 を一時ホストコンピュータ2に保存する。
次に、ウェハ(試料)の自動測長の工程に入る。即ち、図4に示した測長走査電子顕微鏡3の走査電子部3Bのウェハ載置台3f上にウェハWを載置し、その前か後に、図8の(A−6)に示すように、自動測長シーケンスファイルd1 のデータをホストコンピュータ2から測長走査電子顕微鏡3の制御部3Aに転送する。
【0069】
この後の処理は、第2の実施の形態と同様になる。
(第5の実施の形態)
上記した実施形態では、測長走査電子顕微鏡3の画像表示部3Cに表示された画像のテンプレートパターンエッジ情報d4 を取得し、これを自動測長シーケンスファイルf1 のテンプレートパターンエッジ情報dと比較し、それらが実質的に一致した場合には、測長箇所A0 を自動測長することになる。
【0070】
しかし、ウェハW上のテンプレートパターンエッジ情報d4 と自動測長シーケンスファイルf1 のテンプレートパターンエッジ情報d3 とで許容範囲内で完全に一致しない場合がある。これは、ウェハW上のパターンがフォトリソグラフィー工程において丸みを帯びたりオーバーエッチングによって変形が生じるなどが原因と考えられる。このような場合には、ウェハW上のパターンの形状等が別のウェハ上にも表れているのが一般的である。
【0071】
そこで、図14に示すように、測長走査電子顕微鏡3の画像表示部3Cの画像に基づいて作成されたウェハW上のテンプレートパターンエッジ情報d4 を自動測長シーケンスファイルf1 のテンプレートパターンエッジ情報d3 と比較し、それらの情報が実質的に一致すると判断した後に、自動測長シーケンスファイルf1 内のテンプレートパターンエッジ情報d3 をウェハW上のテンプレートパターンエッジ情報d4 と交換してもよい。
【0072】
このように自動測長シーケンスファイルf1 内に取り込まれたテンプレートパターンエッジ情報d4 は別のウェハ上のパターンを測長する場合に使用される。即ち、図15に示すように、測長走査電子顕微鏡3の画像表示部3Cの画像に基づいて得られたウェハ上のテンプレートパターンエッジ情報d’4 は、自動測長シーケンスファイルf1 内のテンプレートパターンエッジ情報d4 と比較され、これらが実質的に一致した場合には、所定の箇所の測長の手続きに移ることになる。
【0073】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、CADデータに格納されている設計データに基づいて測長箇所の指定やテンプレートの作成を行うことにより、走査電子顕微鏡の自動シーケンスファイルを作成するようにしたので、自動シーケンスファイルの作成時には、走査電子顕微鏡を使用することがなくなり、その間に走査電子顕微鏡において、測長処理が可能になり、走査電子顕微鏡の稼働率を高くすることができる。
【0074】
また、ウェハ上の実パターンに基づいて実パターンエッジ情報を作成し、その実パターンエッジ情報の少なくとも一部を自動シーケンスファイルのパターン輪郭エッジデータとして取り込むことにより、自動シーケンスファイルのパターン輪郭エッジデータの精度をより実パターンに近づけることができる。
さらに、本発明では、設計データとパターニング条件に基づいて、ウェハ上に形成されるレジストパターンや膜パターンをシュミレーションするようにしたので、自動シーケンスファイルのパターン輪郭エッジデータの精度をより実パターンに近づけることができ、測長エラーの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来の自動測長ファイルの作成のフローチャートである。
【図2】図2は、本発明の第1〜第6の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイルの作成のために使用される装置の構成図である。
【図3】図3は、図2に示す装置のデータの処理内容、データの転送の関係を示す図である。
【図4】図4は、本発明の第1〜第6の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイルの作成に使用される走査電子顕微鏡の概要構成図である。
【図5】図5は、本発明の第1の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成の第1のフローチャートである。
【図6】図6は、本発明の第1の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成の画像データを示す図(その1)である。
【図7】図7は、本発明の第1の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成の画像データを示す図(その2)である。
【図8】図8は、本発明の第1の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成の第2のフローチャートである。
【図9】図9は、本発明の第1の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成に基づいてウェハ上のパターンを測長する際のパターン位置を決定する状態を示す画像データ処理を示す図である。
【図10】図10は、本発明の第2の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成におけるテンプレートパターンエッジ情報をメッシュ状に分割して2値化する状態を示す図(その1)である。
【図11】図11は、本発明の第2の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成におけるテンプレートパターンエッジ情報をメッシュ状に分割して2値化する状態を示す図(その2)である。
【図12】図12は、本発明の第3の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成における設計データ情報に基づいてレジストパターン情報、エッチングパターン情報のシュミーレーションを示す図である。
【図13】図13は、本発明の第4の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成におけるテンプレートパターンエッジ情報をメッシュ状に分割して2値化する状態を示す図である。
【図14】図14は、本発明の第5の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成における実パターンからのテンプレートパターンエッジ情報をファイルに取り込む状態を示す図(その1)である。
【図15】図15は、本発明の第5の実施の形態に係る自動測長シーケンスファイル作成における実パターンからのテンプレートパターンエッジ情報をファイルに取り込む状態を示す図(その2)である。
【符号の説明】
1…CADシステム、2…ホストコンピュータ、3…走査電子顕微鏡、3A…制御部、3B…電子走査部、3C…画像表示部、4…ワークステーション、4a…画像表示部、R…任意の領域、P…任意の場所、d0 …第1の設計データ、d1 …第2の設計データ、d2 …パターン輪郭エッジ情報、A…測長箇所、d3 …画像認識テンプレートパターンエッジ情報、T…画像認識テンプレート、T1 テンプレートパターン、d4 …テンプレートパターンエッジ情報、d5 …第2のテンプレートパターンエッジ情報、d6 …第3のテンプレートパターンエッジ情報、d7 …レジストパターン形状情報、d8 …エッチングパターン形状情報(実パターン形状情報)、d’2 …パターン輪郭エッジ情報、P2 …パターン、d’4 …テンプレートパターンエッジ情報。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic sequence file creation method for a scanning electron microscope, an automatic sequence method for a scanning electron microscope, and an automatic length measuring device for a scanning electron microscope, and more specifically, measures or inspects a pattern or the like constituting a semiconductor device. The present invention relates to an automatic sequence file creation method for a scanning electron microscope, an automatic sequence method for a scanning electron microscope, and an automatic length measuring device for a scanning electron microscope.
[0002]
[Prior art]
Recent scanning electron microscopes (SEMs) can automatically measure lengths and measure at high speeds to improve length measurement accuracy and device throughput. An automatic length measurement system is required.
Conventionally, as a part of length measurement technology such as a scanning electron microscope, there has been a demand for reduction in artificial length measurement errors of a length measurement SEM, higher throughput, and improvement in apparatus operation rate.
[0003]
Under such circumstances, as a method for measuring the length of a predetermined pattern on the wafer, creating a wafer layout in advance, registering a global alignment mark with an optical microscope, registering an image recognition pattern for the length measurement location, autofocusing After performing tasks such as level registration and measurement pattern algorithm registration, an automatic length measurement file is created, and then the length measurement device performs operator-free automatic length measurement based on the automatic length measurement file. The method to do is adopted.
[0004]
Next, an example of a conventional length measuring method will be described with reference to FIG.
First, as shown in (1) of FIG. 1, a wafer layout of a wafer (sample) to be measured is created. Wafer layout is to store data on the position of a plurality of chip regions arranged on a semiconductor wafer in a memory unit of a length-measuring scanning electron microscope. The data is a stepper (reduced exposure apparatus). It is common to take in from.
[0005]
Subsequently, as shown in (2) of FIG. 1, a chip to be subjected to global alignment is selected using an optical microscope. The global alignment is to correct the deviation of the reference point (origin) of the wafer and further correct the tilt θ of the wafer.
Further, as shown in (3) of FIG. 1, the sample is put into a chamber in the length measuring SEM apparatus.
[0006]
Subsequently, as shown in (4) of FIG. 1, the global alignment mark is registered in the memory unit of the scanning electron microscope in the chamber. The global alignment mark is a mark for performing global alignment. Specifically, for example, a specific image, an XY coordinate point, and an image magnification in one chip area targeted for global alignment are acquired and stored in a memory. Is to register.
[0007]
Then, based on the data of the global alignment mark, the deviation of the origin of the wafer is corrected, and further, the inclination θ of the wafer is corrected, that is, global alignment is executed.
Next, as shown in (5) of FIG. 1, a point to be measured is displayed on the display image, and an image recognition mark near the point to be measured is designated. By the designation, the image of the image recognition mark, the coordinates, and the image magnification are registered in the memory. Thus, for example, a characteristic pattern near the point to be measured is selected as the image recognition mark.
[0008]
Next, as shown in (6) of FIG. 1, the pattern to be measured is displayed on the display image, and the scanning area of the electron beam and the length measurement algorithm are selected. Here, the coordinates of the length measurement location, the magnification, the scan area, and the length measurement algorithm are acquired and registered in the memory.
Up to this point, the registration work for one point to be measured is completed. When other points to be measured still exist, the operations (5) to (6) in FIG. 1 are repeated as shown in (7) in FIG. If there are no other points to be measured, the sample is taken out of the scanning microscope as shown in FIG. 1 (8).
[0009]
The creation of the automatic length measurement sequence file is completed through the above operations. Then, as shown in (9) of FIG. 1, the pattern measurement on the wafer is automatically performed based on the dynamic measurement sequence file.
Various proposals have been made regarding conventional techniques using a scanning electron microscope, for example, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-370947, 5-226441, and 7-11854.
[0010]
First, Japanese Patent Laid-Open No. 4-370947 describes a measuring point conversion method for an electron beam apparatus. In this method, a secondary electron image of a wiring pattern is obtained by scanning an electron beam on a sample, and then a layout image of the wiring pattern is created based on CAD data, and the first feature point of the secondary electron image is obtained. The first feature point on the layout diagram is extracted, the Cartesian coordinates are set on the secondary electron image and the layout diagram, the histogram of the second feature points is created along each of the two axes of the Cartesian coordinates, and the secondary electrons The histogram of the image and the histogram of the layout diagram are matched to detect a deviation between the two orthogonal coordinates, and first feature points corresponding to each other are selected based on the deviation, and on the layout diagram based on the first feature point A coordinate conversion formula for converting the above coordinates into coordinates on the secondary electron image is obtained.
[0011]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-226441 describes a method of searching for correspondence between circuit patterns constituting a semiconductor device and wiring information of logic circuits. The method includes an electron beam device, a deviation amount detection means, and an irradiation control means. In the electron beam apparatus, a semiconductor chip (inspection object) having a multilayer wiring is mounted on a two-dimensional movement stage, the semiconductor chip is irradiated with an electron beam, and a detection signal of secondary electrons emitted from the semiconductor chip is used. SEM image and measurement voltage are obtained. Further, the deviation amount detecting means detects the deviation amount between the SEM image and the layout diagram for each wiring layer by comparing the SEM image obtained by the electron beam apparatus with the layout diagram for each wiring layer read from the layout diagram storage unit. To do. The irradiation control means controls the movement of the two-dimensional moving stage so that the electron beam irradiation position and the length measurement point on the semiconductor chip coincide with each other according to the deviation amount detected by the deviation amount detection means.
[0012]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-113854 describes an IC tester using a charged particle beam. The IC tester automatically irradiates the wiring conductor (target object) with a charged particle beam by automatic probing means, measures the amount of secondary electrons emitted from the wiring conductor, and measures the signal waveform flowing through the wiring conductor. Processing of the automatic probing means by using the EB tester, correcting the mask layout CAD data corresponding to the distortion of the SEM image, and executing the correction of the mask layout CAD data and the acquisition operation of the SEM image in parallel. The speed is increased.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with respect to (1) to (4) in FIG. 1, an automatic length measurement sequence file can be created by quoting those data as it is from another apparatus without working with a scanning electron microscope. However, the operations (5) to (8) in FIG. 1 could not create an automatic length measurement sequence file without an actual sample.
[0014]
Therefore, it takes time to create an automatic length measurement sequence file. In addition, during the work to create the automatic length measurement sequence file, the length measurement SEM device is in use, so that the work for actual length measurement cannot be performed. As a result, the substantial operating rate of the length measuring SEM apparatus is lowered.
[0015]
The technology described in the above three patent publications uses CAD data.
Among them, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-370947 does not describe in detail the matching method between the SEM image and the CAD data, and pattern matching is impossible even if the edge information of the SEM image and the CAD data are simply compared. It is. For example, if the magnification of the SEM image and the data magnification referring to the CAD data are different, edge matching cannot be performed, and since the CAD data is composed of a combination of square and triangular line patterns, only the edge information of the CAD data. Pattern matching is not possible even if
[0016]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-226441 describes that a histogram is created from a layout diagram created based on CAD data and an SEM image, and alignment is performed by matching the histogram. However, a histogram cannot be created from a layout diagram. This is because the contrast (gray level) varies depending on the type and combination of substances in the region irradiated with the electron beam. Therefore, it cannot be determined that a part of the pattern is always bright, that is, a determination that many secondary electrons are generated, and even if a histogram is created from the layout diagram, it is different from the histogram of an actual SEM image. Further, the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-226441 is different from other matching methods in that it employs histogram matching.
[0017]
Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-113854 using CAD data, a correction coefficient for matching a mask diagram to an SEM image is obtained in advance from an SEM image and a mask diagram by an initial alignment process, and during the acquisition of the SEM image. Then, the mask layout CAD data is read, and the layout CAD data is corrected with respect to the magnification, the rotation angle, and the wiring width. The corrected mask layout CAD data is changed to a mask diagram, the mask diagram and the SEM image are subjected to pattern matching, coordinate correction values (Δx, Δy) are obtained, and the irradiation position of the EB beam is corrected by the coordinate correction values. Although it is configured, when comparing the CAD data and the SEM image, it is necessary to acquire the SEM image in advance and obtain a correction coefficient for matching the SEM image. Such a technique requires a sample for acquiring an actual SEM image. Note that it is not known whether the SEM image of the sample for which the correction coefficient is obtained will be distorted in the same manner as the sample from which measurement is started. Further, as described above, since CAD data is composed of a combination of square and triangular line patterns, there is a drawback that pattern matching cannot be performed even if only edge information of those line patterns is collated.
[0018]
As described above with reference to an example of the present situation and several patent publications, when an automatic length measurement sequence file of a conventional length measurement SEM apparatus is created, an image recognition mark is displayed if there is no actual wafer (sample). , Coordinate registration, length measurement algorithm setting is impossible. That is, in order to create an automatic length measurement file, registration work such as image recognition mark image registration, position registration, and measurement point length measurement algorithm is required. If there is no wafer, an image recognition mark is impossible. Furthermore, in order to register an image recognition mark / length measurement mark for an automatic length measurement sequence file, it is necessary to temporarily create a length measurement SEM.
[0019]
An object of the present invention is to provide an automatic sequence file creation apparatus and an automatic sequence file creation method for a scanning electron microscope capable of improving the operating rate of the apparatus and creating an automatic length measurement sequence file without using a wafer. is there.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
(1) The above-described problem is solved by design data d from CAD data as illustrated in FIGS.0And the design data d0To pattern data d formed by a set of a plurality of patterns included in an arbitrary region1Pattern data d formed by a set of the plurality of patterns1Based on the pattern contour edge data d2, And the pattern contour edge data d2From the pattern contour edge data d.2To template pattern edge information dThreeIncluding processing to setThe template pattern edge information d Three Creates a layout on the wafer surface, registers a global alignment target from the wafer surface, registers the measurement location A, registers it in a file, and further forms pattern data formed by a set of the plurality of patterns. d 1 The electron beam scanning range is selected from the image by displaying the image, and then the length measurement algorithm is selected.It solves by the automatic detection sequence file creation method of the scanning electron microscope characterized by including a process.
[0022]
  In the above-described automatic detection sequence file creation method for a scanning electron microscope, the pattern contour edge data is divided into a mesh and binarized.
(2) The above-described problem is solved by design data d from CAD data as illustrated in FIGS.0And the design data d0To pattern data d formed by a set of a plurality of patterns included in an arbitrary region1Pattern data d formed by a set of the plurality of patterns1Based on the pattern contour edge data d2, And the pattern contour edge data d2From the pattern contour edge data d.2To image recognition information dThreeIs extracted, the file is transferred to the scanning electron microscope 3, the actual pattern on the wafer W is displayed on the image display unit 3C of the scanning electron microscope 3, and the actual image of the image display unit 3C is displayed. Actual pattern edge information d from patternFourAnd the image recognition information dThreeAnd the actual pattern edge information dFourThe position of the actual pattern displayed on the image display unit 3C or the design data d by comparing0To identify the position ofIncluding the image recognition information d from the file Three And the actual pattern edge information d of the actual pattern on the wafer W Four And the actual pattern edge information d of the wafer W. Four Is the image recognition information d Three Captured asThis is solved by an automatic length measuring sequence method of a scanning electron microscope.
[0023]
  In the above-described automatic sequencing method of the scanning electron microscope, the design data d0Is acquired by fetching design data of an arbitrary product type and an arbitrary layer from CAD data.
[0024]
In the automatic sequence method of the scanning electron microscope described above, the pattern on the wafer W is a resist pattern or a film pattern formed using an exposure mask formed based on the CAD data.
(3) The above-described problem is that the first design data d for an arbitrary product type and an arbitrary layer from CAD data.0And the first design data d0To the second design data d for any place and any area1And performing the optical simulation or the resist shape simulation based on various patterning information stored in the computer 2, and the second design data d.1First resist pattern shape information d formed on the wafer W based on7Or the first film pattern shape information d8And calculating the first resist pattern shape information d7Alternatively, the first film pattern shape information d8Pattern contour edge information is extracted from the pattern contour edge information d '2Based on the image recognition information dThreeAnd the second design data d1An image including a portion corresponding to the second design data in the second resist pattern or the second film pattern formed on the wafer W based on the image is displayed on the image display unit 3C of the scanning electron microscope 3. The actual pattern appearing on the image display unit 3C is displayed as the actual pattern edge information d.FourAnd the image recognition information dThreeAnd the actual pattern edge information dFourAnd the position of the actual pattern or the second design data d1This is solved by an automatic length measurement sequence file creation method of a scanning electron microscope characterized by specifying the position of the scanning electron microscope.
[0025]
In the automatic length measurement sequence file creation system of the scanning electron microscope described above, the various patterning information stored in the computer 2 includes the base film seed structure of the type, resist information, optical constants of the resist exposure apparatus, developer It is characterized by being information.
Next, the operation of the present invention will be described.
[0026]
According to the present invention, an automatic sequence file of a scanning electron microscope is created by designating a length measurement location and creating a template based on design data stored in CAD data.
Therefore, when creating the automatic sequence file, the scanning electron microscope is not used, and in the meantime, the length measurement process can be performed in the scanning electron microscope. As a result, the operating rate of the scanning electron microscope increases.
[0027]
In addition, by creating actual pattern edge information based on the actual pattern on the wafer and capturing at least part of the actual pattern edge information as pattern contour edge data in the automatic sequence file, the accuracy of the pattern contour edge data in the automatic sequence file Can be made closer to a real pattern.
Furthermore, in the present invention, since the resist pattern and the film pattern formed on the wafer are simulated based on the design data and the patterning conditions, the accuracy of the pattern contour edge data in the automatic sequence file is made closer to the actual pattern. Occurrence of length measurement errors can be prevented.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Accordingly, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is a common configuration diagram among a plurality of embodiments of the present invention described below, and FIG. 3 is a diagram for explaining the functions of these components.
In FIG. 2, a CAD (computer aided design) system 1, a host computer 2 and a scanning electron microscope 3 are connected by a network, and data is transmitted between the host computer 2 and the scanning electron microscope 3 and between the CAD system 1 and the host computer 2. Can be delivered. The host computer 2 is connected to a workstation 4 for file creation and data registration.
[0029]
The CAD system 1, the host computer 2, and the scanning electron microscope 3 hold data and exchange data as shown in FIG.
In FIG. 3, the memory unit 1 </ b> A of the CAD system 1 stores various types of semiconductor devices (for example, DRAMs and logic circuits) and design data of a plurality of layers constituting the types. Among the design data, the necessary product type and layer design data d0Is extracted to the host computer 2.
[0030]
The host computer 2 uses the design data d extracted from the CAD system 10Is temporarily stored and its design data d0Based on the above, the pattern is displayed on the display unit of the workstation 4. The host computer 2 has an optical simulation function and a resist shape simulation function. Further, the host computer 2 outputs various sample information to the scanning electron microscope 3, and also creates an automatic length measurement sequence creation file f of the scanning electron microscope 3.0The automatic length measurement sequence creation file f after file creation0And automatic length measurement sequence file f1Is transferred to the scanning electron microscope 3. Various sample information includes, for example, the history of the variety process flow, the base film seed structure (each thickness, refractive index, absorption coefficient), resist information (composition ratio, film thickness, negative / positive, transmittance, absorption energy, etc.), There are optical constants (wavelength, NA, σ, mask type, etc.) of the exposure apparatus, and developer information (development speed coefficient, development time, etc.).
[0031]
The control unit 3A of the scanning electron microscope 3 has a function for automatic length measurement, and an automatic length measurement sequence creation file f with the host computer 20Can be accessed from each other, automatic length measurement sequence file f1Receive and save.
Further, as shown in FIG. 4, the scanning electron section 3B of the scanning electron microscope 3 includes an electron gun 3a, a condenser lens 3b, a deflection coil 3c, an objective lens 3D, and a moving stage 3f in the electron beam traveling direction. The charged particles irradiated from the electron gun 3a are irradiated to the sample W on the moving stage 3f through the condenser lens 3b, the deflection coil 3c, and the objective lens 3d. The moving stage 3f has a stage accuracy of 3σ = 3 μm.
[0032]
The amount of secondary electrons emitted from the sample W irradiated with charged particles is detected by the secondary electron detector 3g, and the detected amount is converted by an amplifier and displayed on the display unit 3C. The deflection amount of the deflection coil 3c and the image scan amount of the display unit 3C are controlled by the control unit 3A.
(First embodiment)
Next, a procedure for creating an automatic length measurement sequence file using the automatic sequence file creation device of the scanning electron microscope according to the first embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG.
[0033]
First, as shown in FIG. 5 (a) and FIG. 6 (a), the host computer 2 uses the first design data d of the required product type and the required layer.0Is extracted from the memory unit 1A of the CAD system 1 and temporarily stored.
Second, as shown in FIG. 5B, design data at an arbitrary location is fetched as follows.
[0034]
That is, as shown in FIG. 6B, the first design data d0The image obtained based on the above is displayed on the image display unit 4a of the workstation 4. Then, an arbitrary region R is designated from the displayed image, and the second design data d in the region R is designated.1In a predetermined image data file.
Specifically, an arbitrary place P serving as a length measurement point is displayed at the center of the screen of the image display unit 4a. In this case, an image including an arbitrary region R is displayed with the same image magnification as the image magnification for measuring the length with the scanning electron microscope 3 and performing image recognition. Then, after the display, the second design data d of an arbitrary region R1Are taken into the image data file as design data for the field of view (FOV) of the length-measuring scanning electron microscope (CD-SEM) 3. The second design data d1Includes position information in addition to the pattern data. This is because the design information has coordinate data at any position, so it is easy to capture the position information.
[0035]
Third, as shown in FIGS. 5 (c) and 7 (a), design data for the FOV of the length-measuring scanning electron microscope 3, that is, second design data d.1To pattern contour edge information d2To extract. Second design data d1Is the design data d formed by a set of square and triangular patterns1And is not pattern edge information.
That is, the first design data d of the length measuring scanning electron microscope 31Pattern contour (pattern edge) information is extracted from the pattern contour edge information d2Get. And pattern contour edge information d2The pattern edge image is displayed on the image display unit 4a of the host computer 4 based on the above.
[0036]
Fourth, as shown in FIGS. 5 (d) and 7 (b), a length measurement target location A is designated.
That is, a point A to be measured in the pattern edge image is designated by a key operation or the like on the workstation 4, and the coordinates (AX1, AY1) of the length measurement point A are read as length measurement point coordinates, and the coordinate data is read. Store in image data file.
[0037]
Fifth, template data is created as shown in FIGS. 5 (e) and 7 (c).
That is, among the pattern edge images displayed on the image display unit 4a of the workstation 4, a characteristic pattern P2Is designated by key operation, and the range is designated as the image recognition template T. Then, the pattern P that becomes the image recognition template T2Coordinates (AX2, AY2) and this pattern P2The range including the template pattern edge information dThreeIs recorded in the image file.
[0038]
In this example, template pattern edge information dThreeIs a pattern P having a characteristic close to the measurement point A2The range including the template is used as a template, but the size is not limited. For example, the pattern contour edge information d2The entire range of the pattern edge image displayed based on the template pattern edge information dThreeIt is good. In this embodiment, the pattern contour edge information d2A part of the template pattern edge information dThreeIt is assumed that
[0039]
Sixth, the template edge information d shown in FIG. 5 (f) and FIG. 7 (c).ThreeIs used as a template for image recognition of the length measurement scanning electron microscope 3, and an automatic length measurement sequence file f of the length measurement scanning electron microscope 3 is used as follows.1Create The automatic length measurement sequence file f1Is created by the host computer 2 in accordance with the flowchart of FIG.
[0040]
First, as shown in FIG. 8A-1, the host computer 2 sends an automatic length measurement sequence creation file f which is a tool for creating an automatic length measurement setting file from the length measurement scanning electron microscope 3.0Call.
Then, in the host computer 2, the first design data d previously called from the CAD system 1 is used.0The wafer layout is automatically created according to the type of product and this is automatically sequenced file f.1Register with. This is because the wafer layout can be automatically created because the chip layout is determined for each product type.
[0041]
Next, as shown in FIG. 8A-2, a chip for performing global alignment and an image recognition mark used for global alignment are automatically sequenced file f.1Register with. In this case, since the stage accuracy is assumed to be 3σ = 3 μm, if a certain pattern is registered in advance, it can be sufficiently detected by an optical microscope. This can also be set in the host computer 2 by operating the workstation 4 according to the layout.
[0042]
Next, as shown in (A-3) of FIG.
First, the image recognition template T is registered. This is the template pattern edge information d created by the host computer 2 earlier.ThreeAnd coordinates (AX2, AY2) to automatic length measurement sequence file f1Done by registering with. Subsequently, the coordinates (AX1, AY1) of the measuring points are stored in the automatic measuring sequence file f.1Register with. Further, since it is necessary to register in advance which part to measure, second design data d of the FOV of the length-measuring scanning electron microscope 3 stored in the host computer 2.1To the second design data d1Specify the beam scan range and length measurement method based on the automatic length measurement sequence file f1To record. In general, a scan area and a length measurement algorithm are selected.
[0043]
Thereafter, as shown in (A-4) of FIG. 8, when another length measurement point still exists, the operation shown in (A-3) is repeated.
Then, as shown in (A-5) of FIG. 8, when the data processing for all the length measurement points is completed, the automatic length measurement sequence file f is used at this stage.1The creation of is finished. The automatic length measurement sequence file f1Is temporarily stored in the host computer 2.
[0044]
Next, the wafer (sample) automatic measurement process is started. That is, the wafer W is mounted on the wafer mounting table 3f of the scanning electronic unit 3B of the length measuring scanning electron microscope 3 shown in FIG. 4, and before or after that, as shown in (A-6) of FIG. Automatic length measurement sequence file f1Is transferred from the host computer 2 to the control unit 3A of the length-measuring scanning electron microscope 3.
[0045]
Then, the length measuring scanning electron microscope 3 has an automatic wavelength sequence file f.1Based on the above, global alignment is performed, and the coordinate of the measurement point is moved to the visual field range of the display unit 3C by moving the moving stage 3f.
As a result, as shown in FIG. 9A, the template image T on the wafer W is displayed on the display image of the image display unit 3C of the length-measuring scanning electron microscope 3.1Is included, the length-measuring scanning electron microscope 3 uses the template pattern T.1To template pattern edge information d as shown in FIG.FourTo extract.
[0046]
Then, the template pattern edge information d of the display image 3CFourAnd automatic length measurement sequence file f1Inside template pattern edge information dThreeAnd compare. If the information matches, the automatic length measurement sequence file f1Second design data d1The position of the range on the wafer W corresponding to is automatically specified. That is, the template pattern T1If the position of is determined, the second design data d1The display position of is determined.
[0047]
Next, the measurement point A is moved by moving the beam irradiation point from the coordinate (AX2, AY2) of the template on the wafer W to the measurement point (AX1, AY1) or by moving the moving stage 3f.0Measure the length. This length measurement is performed using the automatic wavelength sequence file f1Based on the algorithm and beam scan range data.
(Second Embodiment)
In the length-measuring scanning electron microscope 3, the template pattern T1For example, a 16 pixel × 16 pixel size mesh is used for image recognition.
[0048]
Therefore, in this embodiment, the template edge information d divided into the same size as the image recognition mesh size of the template pattern of the length measurement scanning electron microscope 3 is used as the template pattern edge information created by the host computer 2.FiveA method of acquiring the will be described. In this embodiment, the template pattern edge information d created in the first embodiment is used.Three, The first template pattern edge information dThreeAnd
[0049]
First, as in the first embodiment, the second design data d1After obtaining the pattern contour edge information d as shown in FIG.2Create
Next, as in the first embodiment, pattern contour edge information d2To first template edge information dThreeTo get. Then, as shown in FIG. 10 (a), the first template pattern edge information dThreeIs subjected to a division process of the same size as the image recognition mesh size used in the length-measuring scanning electron microscope 3, for example, a division process of 16 pixels × 16 pixels, whereby the second template pattern edge information dFiveTo get. Here, only the pattern edge in the image recognition template region is divided, but the pattern contour edge information d within the field of view of the length-measuring scanning electron microscope 3 is used.2May be divided into meshes.
[0050]
Next, the second template pattern edge information dFiveFor a mesh, binarization processing is performed with a location where a pattern edge is present as “0” and a location where no pattern edge exists as “1”. By this binarization processing, the third template pattern edge information d as shown in FIG.6Is obtained. It should be noted that binarization processing may be performed by setting a location where a pattern edge exists for one mesh as “1” and a location where the pattern edge does not exist as “0”.
[0051]
After this, the third template pattern edge information d6Is used as an image recognition template of the length-measuring scanning electron microscope 3, and other than that, the automatic length-measuring sequence file f is followed according to the flow of (A-1) to (A-5) in FIG.1Create The automatic length measurement sequence file f1Is temporarily stored in the host computer 2.
Next, the wafer (sample) automatic measurement process is started. That is, the wafer W is mounted on the wafer mounting table 3f of the scanning electronic unit 3B of the length measuring scanning electron microscope 3 shown in FIG. 4, and before or after that, as shown in (A-6) of FIG. Automatic length measurement sequence file d1Is transferred from the host computer 2 to the control unit 3A of the length-measuring scanning electron microscope 3.
[0052]
The length-measuring scanning electron microscope 3 has an automatic wavelength sequence file d.1Based on the above, global alignment is performed, and the coordinates of the measurement point are moved to the field of view of the image display unit 3C by moving the moving stage 3f.
As a result, as shown in FIG. 11A, the template image T is displayed on the display image of the image display unit 3C of the length-measuring scanning electron microscope 3.1Template pattern T1To template pattern edge information d as shown in FIG.FourTo extract.
[0053]
Then, template pattern edge information d based on the display imageFourAnd automatic length measurement sequence file f1Third template pattern edge information d in6And compare. Information dFour, D6If they match, the automatic length measurement sequence file f1Second design data d1The position of the range on the wafer W corresponding to is automatically specified. That is, the template pattern T1If the position of is determined, the second design data d1The position of will be determined.
[0054]
Next, the beam measurement point is moved from the template coordinates (AX2, AY2) on the wafer W to the measurement points (AX1, AY1), or the moving stage 3f is moved to measure the length of the measurement point. This length measurement is performed based on the algorithm and beam scan range data in the automatic wavelength sequence file.
(Third embodiment)
In the two embodiments described above, the automatic length measurement sequence file f1Is created on the host computer 2 and then the automatic length measurement sequence file f1Based on this procedure, the pattern length on the actual wafer W is measured. However, the shape of the pattern on the wafer depends on the second design data d due to the difference in pattern creation conditions.1May not match the pattern data. Therefore, an automatic length measurement sequence file f in such a case.1Pattern contour edge information d2Must be converted to match the shape of the pattern that is actually formed. Therefore, the pattern contour edge information d2The pattern shape rewriting will be described below.
[0055]
First, as shown in FIG. 6 (a), the host computer 2 uses the first design data d of the required product type and required layer.0Is extracted from the memory unit 1A of the CAD system 1 and temporarily stored.
Secondly, the design data at an arbitrary location is fetched as follows.
That is, as shown in FIG. 6B, the first design data d0The image obtained based on the above is displayed on the image display unit 4a of the workstation 4. Then, an arbitrary region R is designated from the displayed image, and the second design data d in the region R is designated.1In a predetermined image data file.
[0056]
Specifically, an arbitrary place P serving as a length measurement point is displayed at the center of the screen of the image display unit 4a. In this case, an image including an arbitrary region R is displayed with the same image magnification as the image magnification for measuring the length with the scanning electron microscope 3 and performing image recognition. Then, after the display, the second design data d of an arbitrary region R1Are taken into the image data file as design data for the field of view (FOV) of the length-measuring scanning electron microscope (CD-SEM) 3. Design data d1Includes position information in addition to the pattern data. This is because the design information has coordinate data at any position, so it is easy to capture the position information.
[0057]
Up to this point, the flow is the same as in the first embodiment.
Next, as a third flow, as shown in FIG. 7A, the design data of the length-measuring scanning electron microscope 3, that is, the second design data d1To pattern contour edge information d2Enter the procedure to extract.
In this case, the second design data d1Has design data formed by a set of square or triangular patterns, and is not itself pattern edge information. Moreover, the second design data d1The pattern information included in the pattern may not completely match the pattern formed on the actual wafer W. For example, the second design data d1Then, the pattern displayed as a square is a rounded pattern on the wafer W.
[0058]
Therefore, as shown in FIG. 12 (a), the second design data d1On the other hand, optical simulation or resist shape simulation is performed based on the base film seed structure of the type stored in the host computer 2, resist information, optical constants of the exposure apparatus used for exposure, and developer information. The resist pattern information d is calculated by calculating the resist pattern shape transferred to the wafer using the mask based on the second design data.7To get.
[0059]
The kind here refers to the kind to be input to the length-measuring scanning electron microscope 3 from now on, and the simulation is performed based on the process flow history of the inputted kind. Also, resist shape information d7Includes information such as the atomic composition ratio of resist, film thickness, negative / positive, light transmittance, and light absorption energy. Further, the optical constants of the exposure apparatus include, for example, wavelength, numerical aperture (NA), σ, mask type, and the like. The developer information includes composition, development rate coefficient, development time, and the like.
[0060]
Resist pattern shape information d obtained as described above.7On the basis of the pattern edge information d 'as shown in FIG.2Calculate Then, pattern edge information d ′2The pattern edge image is displayed on the image display unit 4a of the workstation 4 of the host computer 2 based on the above.
As shown in FIG. 12A, resist pattern shape information d7Etching pattern shape information (actual pattern shape information) d8And obtains the resist pattern shape information d.7Pattern edge information d '2May be calculated. Etching b pattern shape information d8In order to obtain the above, simulation based on information such as the etching time of the film and the etchant is performed.
[0061]
This completes the third flow.
Fourth, as shown in FIG. 12 (b), the length measurement target location is designated.
That is, a point A to be measured in the pattern edge image is designated by a key operation or the like of the workstation 4, and the coordinates (AX1, AY1) of the length measurement point are read as length measurement point coordinates, and the coordinate data is imaged. Store in data file.
[0062]
Fifth, template data is created as shown in FIG.
That is, among the pattern edge images, a characteristic pattern P2Is designated by key operation, and the range is designated as the image recognition template T. Then, the pattern P that becomes the image recognition template T2Coordinates (AX2, AY2) and this pattern P2The range including the template pattern edge information dThreeIs recorded in the image file.
[0063]
In this example, template pattern edge information dThreeIs a pattern P with a characteristic close to the measurement location2The range including the template is used as a template, but the size is not limited. For example, the pattern contour edge information d2The entire range of the pattern edge image displayed based on the template pattern edge information dThreeIt is good.
Sixth, the template edge information d shown in FIG.ThreeIs used as a template for image recognition of the length-measuring scanning electron microscope 3, and an automatic length-measuring sequence file f of the length-measuring scanning electron microscope 3 is used.1Create The automatic length measurement sequence file f1Is created according to the flow shown in FIG.
[0064]
After this, similarly to the first embodiment, processing is performed according to the flow shown in FIG.
(Fourth embodiment)
In the third embodiment, resist pattern shape information d7Or etching pattern shape information d8The pattern edge information dThreeUsed as.
[0065]
Also in this case, the template pattern edge information d is the same as in the second embodiment.ThreeTemplate edge information d divided into the same size as the image recognition mesh size of the length-measuring scanning electron microscope 3FiveMay be obtained. The embodiment will be described below. In this embodiment, the template pattern edge information d created in the first embodiment is used.Three, The first template pattern edge information dThreeAnd
[0066]
First, as in the first embodiment, the second design data d1Is obtained, as shown in FIG. 12 (a), resist pattern edge information d is obtained.7Create
Next, resist pattern edge information d7Based on the first template pattern edge information dThreeTo get. Then, as shown in FIG. 13A, the first template pattern edge information dThreeIs subjected to a division process having the same size as the image recognition mesh size used in the length-measuring scanning electron microscope, for example, a division process of 16 pixels × 16 pixels, whereby the second template pattern edge information d is obtained.FiveTo get. Here, only the pattern edge in the image recognition template region is divided, but the pattern contour edge information d in the field of view of the length-measuring scanning electron microscope is used.2May be divided into meshes.
[0067]
Next, the second template pattern edge information dFiveFor a mesh, binarization processing is performed with a location where a pattern edge is present as “0” and a location where no pattern edge exists as “1”. By this binarization processing, the third template pattern edge information d as shown in FIG.6Is obtained. It should be noted that binarization processing may be performed by setting a location where a pattern edge exists for one mesh as “1” and a location where the pattern edge does not exist as “0”.
[0068]
After this, the third template pattern edge information d6Is used as an image recognition template for a length-measuring scanning electron microscope, and other than that, the automatic length-measuring sequence file f is followed according to the flow of (A-1) to (A-5) in FIG.1Create The automatic length measurement sequence file f1Is temporarily stored in the host computer 2.
Next, the wafer (sample) automatic measurement process is started. That is, the wafer W is mounted on the wafer mounting table 3f of the scanning electronic unit 3B of the length measuring scanning electron microscope 3 shown in FIG. 4, and before or after that, as shown in (A-6) of FIG. Automatic length measurement sequence file d1Is transferred from the host computer 2 to the control unit 3A of the length-measuring scanning electron microscope 3.
[0069]
Subsequent processing is the same as in the second embodiment.
(Fifth embodiment)
In the above-described embodiment, the template pattern edge information d of the image displayed on the image display unit 3C of the length measurement scanning electron microscope 3 is used.FourIs obtained, and the automatic length measurement sequence file f is obtained.1In comparison with the template pattern edge information d, if they substantially match, the length measurement point A0Will be measured automatically.
[0070]
However, the template pattern edge information d on the wafer WFourAnd automatic length measurement sequence file f1Template pattern edge information dThreeAnd may not completely match within the allowable range. This is probably because the pattern on the wafer W is rounded or deformed by overetching in the photolithography process. In such a case, the pattern shape or the like on the wafer W generally appears on another wafer.
[0071]
Therefore, as shown in FIG. 14, template pattern edge information d on the wafer W created based on the image of the image display unit 3 </ b> C of the length-measuring scanning electron microscope 3.FourAutomatic length measurement sequence file f1Template pattern edge information dThreeAnd after determining that the information substantially matches, the automatic length measurement sequence file f1Template pattern edge information dThreeTemplate pattern edge information d on the wafer WFourIt may be exchanged for.
[0072]
Thus, automatic length measurement sequence file f1Template pattern edge information d taken inFourIs used when measuring a pattern on another wafer. That is, as shown in FIG. 15, the template pattern edge information d ′ on the wafer obtained based on the image of the image display unit 3C of the length-measuring scanning electron microscope 3 is obtained.FourIs the automatic length measurement sequence file f1Template pattern edge information dFourWhen these are substantially coincident with each other, the procedure proceeds to the length measurement procedure at a predetermined location.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an automatic sequence file for a scanning electron microscope is created by designating a length measurement location and creating a template based on design data stored in CAD data. Therefore, when the automatic sequence file is created, the scanning electron microscope is not used. In the meantime, the length measurement process can be performed in the scanning electron microscope, and the operating rate of the scanning electron microscope can be increased.
[0074]
In addition, by creating actual pattern edge information based on the actual pattern on the wafer and capturing at least part of the actual pattern edge information as pattern contour edge data in the automatic sequence file, the accuracy of the pattern contour edge data in the automatic sequence file Can be made closer to a real pattern.
Furthermore, in the present invention, since the resist pattern and the film pattern formed on the wafer are simulated based on the design data and the patterning conditions, the accuracy of the pattern contour edge data in the automatic sequence file is made closer to the actual pattern. This can prevent the occurrence of measurement errors.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of creating a conventional automatic length measurement file.
FIG. 2 is a block diagram of an apparatus used for creating an automatic length measurement sequence file according to the first to sixth embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between data processing contents and data transfer of the apparatus shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a scanning electron microscope used for creating an automatic length measurement sequence file according to first to sixth embodiments of the present invention.
FIG. 5 is a first flowchart of automatic length measurement sequence file creation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram (part 1) showing image data for automatic length measurement sequence file creation according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a diagram (part 2) showing image data for automatic length measurement sequence file creation according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a second flowchart of automatic length measurement sequence file creation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an image data process showing a state in which a pattern position is determined when measuring a pattern on a wafer based on automatic length measurement sequence file creation according to the first embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 10 is a diagram (part 1) illustrating a state in which template pattern edge information is divided into a mesh shape and binarized in automatic length measurement sequence file creation according to the second embodiment of the present invention; is there.
FIG. 11 is a diagram (part 2) illustrating a state in which template pattern edge information is divided into meshes and binarized in automatic length measurement sequence file creation according to the second embodiment of the present invention. is there.
FIG. 12 is a diagram showing a simulation of resist pattern information and etching pattern information based on design data information in automatic length measurement sequence file creation according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a state in which template pattern edge information is divided into a mesh shape and binarized in automatic length measurement sequence file creation according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram (No. 1) illustrating a state in which template pattern edge information from an actual pattern is taken into a file in automatic length measurement sequence file creation according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram (No. 2) illustrating a state in which template pattern edge information from an actual pattern is taken into a file in automatic length measurement sequence file creation according to the fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CAD system, 2 ... Host computer, 3 ... Scanning electron microscope, 3A ... Control part, 3B ... Electronic scanning part, 3C ... Image display part, 4 ... Workstation, 4a ... Image display part, R ... Arbitrary area | region, P ... any place, d0... first design data, d1... second design data, d2... Pattern contour edge information, A ... Measurement location, dThree... image recognition template pattern edge information, T ... image recognition template, T1Template pattern, dFour... Template pattern edge information, dFive... second template pattern edge information, d6... Third template pattern edge information, d7... Resist pattern shape information, d8... Etching pattern shape information (actual pattern shape information), d '2... Pattern edge information, P2... pattern, d 'Four... template pattern edge information.

Claims (7)

  1. CADデータから設計データを取り込み、
    前記設計データから、任意の領域に含まれる、複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータを取り込み、
    前記複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータに基づいてパターン輪郭エッジデータを抽出し、
    前記パターン輪郭エッジデータから測長箇所を指定し、
    前記パターン輪郭エッジデータからテンプレートパターンエッジ情報を設定する処理を含み、
    前記テンプレートパターンエッジ情報は、ウェハ面上のレイアウトを作成し、該ウェハ面からグローバルアライメント対象を登録し、前記測長箇所を登録した後にファイルに登録され、
    前記複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータを画像表示することによって、該画像から電子ビーム走査範囲が選択され、
    その後に、測長アルゴリズムを選択する処理を含むことを特徴とする走査電子顕微鏡の自動検出シーケンスファイル作成方法。
    Import design data from CAD data,
    Capture pattern data formed by a set of a plurality of patterns included in an arbitrary area from the design data,
    Extracting pattern contour edge data based on pattern data formed by a set of the plurality of patterns;
    Specify the length measurement part from the pattern contour edge data,
    Look including a process of setting a template pattern edge information from the pattern contour edge data,
    The template pattern edge information creates a layout on the wafer surface, registers a global alignment target from the wafer surface, is registered in the file after registering the length measurement location,
    By displaying an image of the pattern data formed by the set of the plurality of patterns, an electron beam scanning range is selected from the image,
    A method for creating an automatic detection sequence file for a scanning electron microscope, which further includes a process of selecting a length measurement algorithm .
  2. 前記パターン輪郭エッジデータは、メッシュ状に分割されて2値化されることを特徴とする請求項1記載の走査電子顕微鏡の自動検出シーケンスファイル作成方法。2. The scanning electron microscope automatic detection sequence file creation method according to claim 1, wherein the pattern contour edge data is binarized by being divided into a mesh shape.
  3. CADデータから設計データを取り込み、前記設計データから、任意の領域に含まれる、複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータを取り込み、前記複数のパターンの集合によって形成されたパターンデータに基づいてパターン輪郭エッジデータを抽出し、前記パターン輪郭エッジデータから測長箇所を指定し、前記パターン輪郭エッジデータから画像認識情報を抽出することによりファイルを作成し、
    前記ファイルを走査電子顕微鏡に転送し、
    前記走査電子顕微鏡の画像表示部にウェハ上の実パターンを表示し、
    前記画像表示部の前記実パターンから実パターンエッジ情報を抽出し、
    前記画像認識情報と前記実パターンエッジ情報を比較することにより前記画像表示部で表示された前記実パターンの位置又は前記設計データの位置を特定することを含み、
    前記ファイルからの前記画像認識情報と前記ウェハ上の前記実パターンの前記実パターンエッジ情報とを比較し且つ整合させた後に、前記ウェハの前記実パターンエッジ情報が前記画像認識情報として取り込まれることを特徴とする走査電子顕微鏡の自動測長シーケンス方法。
    Design data is taken in from CAD data, pattern data formed by a set of a plurality of patterns included in an arbitrary area is taken from the design data, and a pattern is formed based on the pattern data formed by the set of the plurality of patterns. Contour edge data is extracted, a measurement location is specified from the pattern contour edge data, and a file is created by extracting image recognition information from the pattern contour edge data.
    Transfer the file to a scanning electron microscope,
    Display the actual pattern on the wafer in the image display section of the scanning electron microscope,
    Real pattern edge information is extracted from the real pattern of the image display unit,
    Identifying the position of the actual pattern or the position of the design data displayed on the image display unit by comparing the image recognition information and the actual pattern edge information ,
    After the image recognition information from the file and the actual pattern edge information of the actual pattern on the wafer are compared and matched, the actual pattern edge information of the wafer is captured as the image recognition information. An automatic length measurement sequence method for a scanning electron microscope.
  4. 前記設計データの取り込みは、CADデータから任意の品種と任意の層の設計データを取り込むことによって行われることを特徴とする請求項3記載の走査電子顕微鏡の自動測長シーケンス方法。4. The automatic length measuring sequence method for a scanning electron microscope according to claim 3, wherein the design data is fetched by fetching design data of an arbitrary product type and an arbitrary layer from CAD data.
  5. 前記ウェハ上の前記実パターンは、前記CADデータに基づいて形成された露光マスクを使用して形成されたレジストパターン又は膜パターンであることを特徴とする請求項3記載の走査電子顕微鏡の自動測長シーケンス方法。4. The automatic measurement of a scanning electron microscope according to claim 3 , wherein the actual pattern on the wafer is a resist pattern or a film pattern formed using an exposure mask formed based on the CAD data. Long sequence method.
  6. CADデータから任意の品種、任意の層についての第1の設計データをコンピュータに取り込む工程と、
    前記第1の設計データから任意の場所、任意の領域についての第2の設計データを取り込む工程と、
    前記コンピュータに格納されている種々のパターニング情報に基づいて、光学シュミレーション又はレジスト形状シュミレーションを行い、前記第2の設計データに基づいてウェハ上に形成される第1のレジストパターン形状情報又は第1の膜パターン形状情報を計算する工程と、
    前記第1のレジストパターン形状情報又は前記第1の膜パターン形状情報からパターン輪郭エッジ情報を抽出し、該パターン輪郭エッジ情報に基づいて画像認識情報を得る工程と、
    前記第2の設計データに基づいて前記ウェハ上に形成された第2のレジストパターン又は第2の膜パターンのうち、前記第2の設計データに対応する部分を包含する画像を走査電子顕微鏡の画像表示部に表示し、該画像表示部に現れた実パターンを実パターンエッジ情報として取得する工程と、
    前記画像認識情報と前記実パターンエッジ情報とを比較して、前記実パターンの位置又は前記第2の設計データの位置を特定することを特徴とする走査電子顕微鏡の自動測長シーケンス方法。
    Importing first design data for any product type and layer from CAD data into a computer;
    Capturing second design data for an arbitrary location and arbitrary area from the first design data;
    Based on various patterning information stored in the computer, optical simulation or resist shape simulation is performed, and first resist pattern shape information or first shape formed on the wafer based on the second design data Calculating film pattern shape information;
    Extracting pattern contour edge information from the first resist pattern shape information or the first film pattern shape information, and obtaining image recognition information based on the pattern contour edge information;
    An image of a scanning electron microscope including an image including a portion corresponding to the second design data in the second resist pattern or the second film pattern formed on the wafer based on the second design data. A step of displaying the actual pattern displayed on the display unit and appearing on the image display unit as actual pattern edge information;
    An automatic length measurement sequence method for a scanning electron microscope, wherein the image recognition information and the actual pattern edge information are compared to identify the position of the actual pattern or the position of the second design data.
  7. 前記コンピュータに格納されている種々の前記パターニング情報は、前記品種の下地膜種構造、レジスト情報、レジスト露光装置の光学定数、現像液情報であることを特徴とする請求項6記載の走査電子顕微鏡の自動測長シーケンス方法。7. The scanning electron microscope according to claim 6 , wherein the various pieces of patterning information stored in the computer are a base film seed structure of the type, resist information, an optical constant of a resist exposure apparatus, and developer information. Automatic measuring sequence method.
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