JP4130012B2 - Scanning charged particle beam application apparatus, microscopic method using the same, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Scanning charged particle beam application apparatus, microscopic method using the same, and semiconductor device manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP4130012B2
JP4130012B2 JP21925498A JP21925498A JP4130012B2 JP 4130012 B2 JP4130012 B2 JP 4130012B2 JP 21925498 A JP21925498 A JP 21925498A JP 21925498 A JP21925498 A JP 21925498A JP 4130012 B2 JP4130012 B2 JP 4130012B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
image
charged particle
particle beam
pattern image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP21925498A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000058410A (en
Inventor
俊之 吉村
恒男 寺澤
治朗 山本
雅幸 平沼
真 江角
正 大高
秀男 戸所
孝 飯泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP21925498A priority Critical patent/JP4130012B2/en
Publication of JP2000058410A publication Critical patent/JP2000058410A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4130012B2 publication Critical patent/JP4130012B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型荷電粒子線応用装置および半導体装置製造方法に係り、半導体基板上に微細な半導体装置を形成するにあたり、加工形状を観察することに好適な特に高精度且つ高機能を有する走査型荷電粒子線応用装置およびこれらを用いた加工精度が高い半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造方法において、パターンを形成する技術を一般に「リソグラフィ」と呼ばれている。
該リソグラフィにおいては、パターンの設計寸法と加工後の寸法が同一であることが望ましい。すなわち、パターンの所望の素子寸法と加工後の素子寸法が等しいことが高精度な加工がなされたことを示している。ところが、近年該パターンの微細化が進行するにつれて、要求される描画精度も高精度となり、その加工が困難となってきた。
【0003】
その理由として、例えば加工寸法が200nmレベルとなると、上記パターン形成の化学増幅系レジストのベーク処理における酸物質の拡散による寸法変動が無視できなくなってきたからである。また、入射エネルギー線の散乱や、エネルギー線同士の干渉の効果による実効的な照射領域の変動(一般に近接効果と呼ばれている)により加工寸法が変化し、その変化量が無視できなくなってきたからである。
【0004】
そこで、加工パターンの高精度な観察および評価が必須となる。なぜならば、加工後のパターン寸法を正確に評価することにより、プロセス条件の正確な評価が行われ、該パターン寸法を半導体装置の製造装置へフィードバックすることにより該プロセス条件を最適化することが可能となるからである。
従来の評価装置としては、例えば特開平9−166428号公報に記載された測長用電子顕微鏡があげられる。
この技術は、まず収束した電子線を被観察試料に照射して走査する。そして、その際に被観察試料から発生する二次電子線を検出系で捕獲し、走査線と検出信号の同期を取ることにより、表示系に被観察試料像を表示し、所望のパターン寸法を測定することを目的とした装置である。その際に、電子線照射に伴う帯電と「コンタミネーション」によるパターン寸法が変化することに対処するために、パターン寸法の時間的変化を記録する手段を備え、該記録手段による記録から所定の演算方法、例えば時間外挿法で所定の時刻におけるパターン寸法を算出する手段を備えた測長用電子顕微鏡である。
また、上記測長用電子顕微鏡では、単にパターンの長さや幅を測定することに留まつていた。一般に測長用電子顕微鏡は、一方向にスキャンし、そのスキャン方向の測定については相当な精度をうることができるという特徴を有する装置である。このため、この特徴を生かした顕微方法や検査方法の技術があったが、複数パータン間の一致度や、観察パターンと設計値通りに加工した結果の加工パターンとの忠実度を用いて正確な判断ができるという技術は存在していなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の公知技術における問題を図1、2を参照して説明する。
図1は、従来における測長用の走査型荷電粒子顕微鏡のパターン計測説明図、図2は、図1のパターン計測における許容誤差の説明図である。
第一の問題は、走査型荷電粒子線応用装置による加工された被観察試料の実パターンの寸法測定に際し、荷電粒子線はS/N比を向上させるため、該被観察試料を一方向に走査し且つ該走査方向に直交する方向に該一方向の走査荷電粒子線を移動させる二次元の走査方法が行われているが、該走査方法では特定の一次元方向の寸法、例えば、図1に示すように画面中のレジストパターン101の特定方向の幅のみが測定可能であり、レジストパターン101の幅が所望の寸法領域内に形成されているか否かを判断する機能は有していない。
【0006】
この特定の一次元方向の寸法のみ測定できないという事は、図2に示すように、レジストパターン201の許容最大範囲線202および許容最小範囲線203を同一画面上に表示し、加工後の実パターンの良否を簡便に評価できなかった。また、所望のパターンと、加工形成後の実パターンとを同一画面上に表示しその差を定量的に評価し、該評価結果を該加工装置を動作させるプロセス条件に反映させたり、該プロセス条件の基礎データを収集することもできないという問題があった。
さらに、被観察試料のレジストパターン上に、一方向は荷電粒子線のフォーカスをパラメータとし、他の方向は、荷電粒子線のドーズをパラメータとして、マトリックスを形成し、最適条件を決定する手法も人手を介する以外には実現できないという加工技術の進歩の隘路にもなっていたという問題があった。
【0007】
第二に、加工された実パターンを含む被加工基板の評価結果は、基本的には走査型荷電粒子線応用装置による単なる評価資料としてとどまつていた。また、該評価を被加工基板の加工プロセス工程にフィードバックすることは人手を介して行われていた。このため、該プロセス工程の変更は勿論、該プロセス工程そのものも自動化されていないため、該工程のプロセス条件の変更に時間を要し且つその高精度化も不充分で、生産性も向上しないという問題があつた。
【0008】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段の一例を説明する。
上記第一の問題は、走査型荷電粒子線応用装置で観察された観察パターンと、該観察パターンに対応した判断条件像として参照パターン(本明細書では設計データ等に基づいて計算された加工パターンのシミュレーションによる加工形態もしくは設計データをいう)を同一画面上で表示する手段を備えた走査型荷電粒子線応用装置を用い、もしくは判断条件像として定義したパラメータに基づき、観察パターンに適用して検査し、さらに、観察画像の中に条件を設定し判定検査しもしくは他の加工装置からの情報をネットワークを介して自動的に入力し且つ信号処理系で得られた信号から求められる情報をネットワークを介して自動的に出力とする入出力手段を備えるように構成した走査型荷電粒子線応用装置を用い、さらに、入出力部ならびに判断手段が、他の加工装置からの情報を、ネットワークを介して自動的に入力し、且つ該被加工基板に関する情報を格納したデータベースに接続されて前記信号処理系で得られた情報を診断するための判断条件の像を前記データベースから受け取り、該判断条件の像と該判断条件の像に相当する前記信号処理系からの情報を比較、判断し、該判断結果に基づく情報を前記他の加工装置に前記ネットワークを介して自動的に出力する機能を具備するように構成した走査型荷電粒子線応用装置等を用いて、検査すれば解決することができる。
【0009】
また、レンズ系により、加工装置により設計パターンにしたがい、加工された被加工基板上の実パターンに集束荷電粒子線を照射し、検出系により該荷電粒子線照射に伴って該被加工基板上の実パターンから発生する二次電子および/もしくは反射電子を捕獲し、信号処理系により該検出信号を二次元画像信号に変換処理し、表示系により該二次元画像信号を観察パターン像として表示する走査型荷電粒子線応用装置を用いる顕微方法であつて、該観察パターン像の同一表示画面上に判断条件の像を表示させ、該加工装置と該被加工基板に関する情報が格納されたデータベース部と該入出力部とをネットワークで接続し、該入出力部から該ネットワークを介して該加工装置の情報および該データベース部から該観察パターン像を評価するための判定条件の像を受信し、該判定条件の像に基づき該観察パターン像を判断し、該判断結果を該入出力部から該ネットワークを介して該加工装置へ送信することを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置を用いる顕微方法を用いて、観察・検査すれば解決することができる。
【0010】
また、上記他の問題は、半導体装置製造方法において、複数の加工装置と、該走査型荷電粒子線応用装置とを搬送機構により連結し、該半導体基板を該第一の加工装置から該走査型荷電粒子線応用装置で構成する検査装置へ、例えば搬入部を介して搬入し、該該走査型荷電粒子線応用装置を用いた検査装置で検査し、該検査終了後、該走査型荷電粒子線応用装置で構成する検査装置から、例えば搬出部を介して搬出し、該第二の加工装置へ自動搬送することにより解決することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図3ないし図13を参照して、本発明の実施形態について説明する。
初めに、本発明の実施形態の概略を説明する。
第一に、荷電粒子線応用装置による実画像と、判定条件の像もしくは二次元の参照画像を判定条件の像として比較し、プロセスの評価をする。
第二に、加工パターン上の線もしくは像を、判定条件像として判断パラメータとして定義し、該定義に対応して荷電粒子線応用装置による実画像の線もしくは像を比較し、プロセスの評価をする。第三に、荷電粒子線応用装置による少なくとも二つ以上の観察パターン像を相対的に比較し、プロセスの評価をする。このように三つに大別されるものである。
これらについて、順次説明をするが、以下の実施形態では、荷電粒子線として電子線の場合について説明する。
したがって、本発明に係る荷電粒子線応用装置を、本発明に係る走査型電子顕微鏡として説明する。しかし、各実施形態では、イオン線を含む他の荷電粒子線を用いた場合についても全く同様に適用できるものである。
【0012】
〔実施形態 1〕
図3は、本発明の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の構成および表示画面の説明図である。
図3分図(a)に示される本発明に係る走査型電子顕微鏡は、電子源301から発生した電子線302をレンズ系303で集束し、電子線302を偏向系304により偏向させ、観察対象である被加工基板305上を二次元的に走査する。
該二次元的走査は、被加工基板305上を左から右に水平走査し、この水平走査を一定間隔で垂直に移動させる垂直走査を組み合わせる二次元走査方式で行われている。前記電子線302は加速電極(図示せず)により、例えば2kVに加速されている。
【0013】
電子線の加速電圧は、減速電極(図示せず)により減速されていても差し支えない。被加工基板305は移動機構を有するステージ系306上に載置されており、電子線302の偏向領域以上の領域の観察を可能となっている。被加工基板305は、一般にシリコン等の半導体基板に、例えばレジストパターンが形成されたものである。
但し、上記のようなシリコン等の半導体基板にレジストパターンに限定されないことはいうまでもなく、半導体基板上の金属パターン、絶縁物パターン等その種類に制限はない。
【0014】
被加工基板305は、カセット307を介して図示しない搬送ラインを通じて出し入れされる。そして、電子線照射に伴って、被加工基板305上に形成されたパターンから発生する二次電子および/もしくは反射電子を、検出系308で捕獲する。ここで検出系308は、例えば公知のシンチレータ・ホトマル方式の二次電子検出器もしくは半導体検出器を用いる。
【0015】
さらに、検出した二次電子および/もしくは反射電子を電気信号に変換した後に、該変換後の信号を画像データ信号に変換する処理を信号処理系309で行われる。この処理では、偏向系304での走査速度に同期させて画像データ信号を生成させる。そして、処理された画像データ信号を表示系310において画像として表示することにより、被加工基板305上のパターン形状を表示することができる。
【0016】
ここで、レンズ系303、偏向系304、ステージ系306、カセット307、検出系308、信号処理系309、表示系310、および装置全体を真空にするための真空系(ここでは図示せず)は、例えばワークステーションを備えた演算制御系311で制御されている。また、演算制御系311には、該演算制御系311に入った情報を判断する判断部312が付加されている。
【0017】
さらに、本装置は、以下の示すなネットワークに接続可能な形態を取っても差し支えない。すなわち、制御部311に接続された情報信号の入出力部313を有し、例えばイーサネットに代表されるネットワーク314もしくは光ケーブル等による専用ローカルネットワークを構築し、該入出力部313を介して該ネットワークに接続されている。
【0018】
該ネットワークには、被加工基板を加工した加工装置や、被加工基板305の「プロセス条件と加工結果との相関表」に代表される情報等を格納したデータベースを収集した装置が接続されており、該データベースと本走査型電子顕微鏡間にはデータの自動的なやり取りが可能である。
そして、表示系301の画面には、図3分図(b)に示すように、加工されるべき参照パターン315が、観察された観察パターン316に重ね合わされて表示可能である。
【0019】
ここで、参照パターン315とは、前記した如く、「設計データ、露光条件、現像条件に基づいて計算される加工パターンのシュミレーション結果もしくは設計データそのもの」である。すなわち、予測される加工形態である。または、後述のように、観察される観察パターンの許容範囲を示す領域に対して用いる場合もある。
【0020】
ここでは、図4に示すフローチャートに従い、本走査型電子顕微鏡を用いた測定について説明する。図4は、図1の走査型電子顕微鏡を用いた測定フローチャートである。
まず、試料(被加工基板)を走査型電子顕微鏡に装填して測定を開始する。
以下のステップ1からステップ7までの各種の検出,表示および演算等は、演算制御系311により制御され実行されるものである。
ステップ1において、試料上の測定すべきパターン箇所を特定する。この特定は、予め走査型電子顕微鏡の図示しない記憶部に測定箇所を登録しておき、前記演算制御系311から自動的に特定してもよく、また測定者が画面から手動により特定してもよい。
【0021】
ステップ2において、試料上のパターン像の観察を実行する。すなわち、検出系308で検出し、表示系310で表示させる。
ここでは、例えば、通常のKrFエキシマレーザ露光により形成された図3分図(b)に示すようなレジストパターンの幅測定を行う場合とする。
該レジスト加工のためのエネルギー線としては、KrFエキシマレーザの他に電子線、X線、イオン線のパターン形成可能なエネルギー線であればよい。
【0022】
次に、ステップ3において、参照パターンデータを表示するかどうか、すなわち、観察された観察パターン像316と表示させた前記参照パターン像315を比較するか否かを使用者は選択する。
比較する場合を選択した場合には、参照パターン像315を表示する。
比較しないことを選択した場合、通常の線幅測定を行うことに対応する。測定終了後、ステップ3aにおいて、他のパターンを観察を行うか否かを再び選択することとなる。
他のパターンを観察を行う場合は、ステップ1に戻り、他のパターンを観察を行わない場合は、ステップ7の終了にすすむことになる。
【0023】
走査型電子顕微鏡には、個別の記憶装置が備えられ、設計パターン、露光条件、現像条件から通常のシミュレーションによって求められる加工予測形状(CADデータ)の情報が格納されている。これらは、観察パターン像と参照パターン像とを比較し、その良否を判断する判断パラメータとして用いられる。
また、走査型電子顕微鏡は、ネットワークに接続されて、外部のデータベースに、上記個別の記憶装置と同様のデータが格納されており、ネットワークを介して該データを受取り参照することができる。
ステップ3において比較することを選択した場合、ステップ4において、観察パターン像と参照すべき加工予測形状を画面上に表示する。
ステップ5において、例えば、図3分図(b)に示すように、参照パターン像315と観察パターン像316とを重ね合わせることが可能となるので、簡単、且つ正確に比較することができる。
ここで、参照パターン像315は、マウス、トラックボール等の手段によるポインティングデバイスで移動可能であり、画面上で任意の位置に動かせる。
上記判断パラメータもマウス、トラックボール等の手段によるポインティングデバイスで選択できる。
【0024】
また、観察パターン像316の輪郭部分を自動的に抽出し、例えば、その図形の一次モーメントから求まる重心を決定する。そして、参照パターン像315の一次モーメントから求まる重心を、前記観察パターン像316の一次モーメントから求まる重心に重ねることにより、該参照パターン像315と該観察パターン像316を自動的に重ねる演算を行ってもよい。
これにより、望ましい加工形状と観察パターン像の比較が可能となり、該加工パターン形成のプロセスの良否を判断できる。
そして、次のステップ6に進み、他のパターンを測定するか否かを選択することにより、ステップ1に戻り測定を続行するか、ステップ7の終了するかを選択する。
【0025】
〔実施形態 2)
図5を参照して、観察パターン像において許容範囲を表示する加工予測形状にを用いて走査型電子顕微鏡の検査について説明する。図5は、本発明に他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の測定説明図である。
上記実施形態の走査型電子顕微鏡においては、参照パターンとして加工予測形状を用いた場合について述べたが、加工された観察パターンの許容範囲を表示した場合についても適用できる。例えば、図5に示すように、レジストのホールパターン501を観察した場合、ホール形成の良否を判定するに当たり、ホール径の許容最大範囲線502、許容最小範囲線503を同心円状に表示する。
【0026】
例えば、加工後のホール径として0.2μmを理想値として加工した際、0.18μmから0.22μmの範囲にホールができあがっていれば良品と判断するとした場合、それぞれのホール円を参照パターンとして画面上に表示する。
観察パターンとの位置調整は、例えば、図3の〔実施形態 1〕と同様に、一次モーメントから求まる重心を一致させればよい。
【0027】
これにより、ホールの良否判定を、従来のホール径の直接測定(真円でない場合は平均値)による数値データを用いずに、視覚的、いわゆる見ただけで判定可能となり、効率が少なくとも二倍以上に向上することが可能となった。
ここで、画面中に数値データを出力し、該数値データと比べて数値で、定量的に判定してもよいことはいうまでもない。
【0028】
〔実施形態 3〕
ここで、以下、図6に示される〔実施形態 3〕から、図13に示される〔実施形態 8〕まで、上記走査型電子顕微鏡を用いた検査におけるいくつかの判断条件の像としての判断パラメータの例示と、その測定およびそれにに基づく評価方法について説明する。
これらは、指定されたメニューに従い、各種機能に応じた判断パラメータを選択することができる。また、以下の各制御および演算は、演算制御系311により実施される。
【0029】
図6を参照して、本走査型電子顕微鏡を用いたホールパターンのラフネスの測定について説明する。図6は、本発明に他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の測定説明図である。
表示画面中のホールパターン像601の重心点602から、図示するような動径像603が引かれる。ここで、重心点602の求め方としては、例えば、図3の〔実施形態 1〕のように、ホールパターン像601の外周部から形成される図形の一次モーメントから決定する。
そして、ホールパターン601像の外周部と動径像603との交点を求め、重心点602からの距離を「仮想的な半径」と定義する。
【0030】
ここで、仮想的な半径の平均値を「平均半径」とする。そして、指定の本数の動径像603を線引きする。
該動径像の線引きは、例えば15°ずつ角度を変えて回転させると、計24本の動径像が線引できる。そこでの仮想的な半径を各々求める。それら24本の動径像値のバラツキ(例えば、標準偏差の3倍の値)を「ホールのラフネス」と定義して表示する。ここでは、例えば3.213nmの値が得られた。
【0031】
一般に、ホールの上面観察をした場合、レジストの上面縁が外周部として観察される。しかしながら、ホールの底面が観察される場合がある。
この観察は、加速電圧を低下させると同時に、底面からの二次電子および/もしくは反射電子信号を引き出すために、試料に負の電位が印加された場合に実現される。この場合には、外周部の内側に底面部分の輪郭(これを内周部という)が明瞭に観察される。
もし、底面の形状を評価する場合には、上記内周部と動径603との交点を求め、上記と同様な「仮想的な半径」を求めることにより、ホール底面のラフネスおよび平均半径を求めることが可能となる。ここで、外周部と内周部のどちらを選択してパラメータとするかは、使用者が自由に決めることができる。
【0032】
〔実施形態 4〕
図7を参照して、本走査型電子顕微鏡を用いたパターン間の最近接距離の測定について説明する。図7は、本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の測定説明図である。
多数の表示画面中に、所望の第一のパターン像701と第二のパターン像702を、使用者が例えばカーソルで指定する。演算制御系311により、指定された表示画面より第一のパターン像701と第二のパターン像702の外周部分を結ぶ二点間の距離を測定し、その最小値を「最近接距離」と定義して表示する。ここでは、例えば100.234nmの値が求められた。
【0033】
〔実施形態 5〕
図8を参照して、本走査型電子顕微鏡を用いた加工パターンのパターン転写忠実度の測定について説明する。図8は、本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の測定説明図である。
ここでは、本走査型電子顕微鏡に個別に備えられた記憶装置に格納されたデータベースあるいはネツトワークのデータベース部から所望のパターンに関する参照パターンデータを引き出し表示画面上に表示する。ここでの参照パターンとは、設計データ、露光条件、現像条件に基づいて計算した加工パターンのシミュレーション結果である。
【0034】
図8分図(a)に示すように、図3の〔実施形態 1〕と同様に、これを観察パターン像802に重ね合わせることによって両者を比較する。
パターン転写忠実度の求め方としては、例えば、次の二つの方法を用いることができる。
第一の方法として、図8分図(b)に示すように、参照パターン像801上に評価点を設定する。該評価点の設定は、個数、配置は自由であり、等間隔点、角点のみ等を設定する。
【0035】
ここでは、例示としてその内の一つの評価点803を「X」印で示している。この評価点像803と観察パターン像802の最近接距離を求める。ここでは、最近接距離とは図中の実線であり、破線は、それ以外の評価点像803と観察パターン像802とを結んだ線を示すものである。
そして、各評価点の最近接距離の総和を計算し、所定値、例えば、参照パターンの外周線の長さとの比を求め、1からその比を引いた値(%)をパターン転写忠実度と定義する。
【0036】
第二の方法として、図8分図(c)に示すように、参照パターン像801の外周線と観察パターン像802の外周線とで形成される閉領域、ここでは図示する1から10の十箇所の面積の総和を計算し、所定の値、例えば、参照パターン像801の部分の面積との比を求め、1からその比を引いた値(%)をパターン転写忠実度と定義する。図8分図(c)にでは、例えば、パターン転写忠実度は78.34%であった。
【0037】
〔実施形態 6〕
図9を参照して、本走査型電子顕微鏡を用いた面積の分布の測定について説明する。図9は、本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の測定説明図である。
表示画面中に、所定のパターン像901が、様々な大きさを持って分布している。例えば、多結晶シリコンの形成後のパターンを観察する。ここで、各々のパターン像の閉曲線に囲まれた領域の面積を求める。
【0038】
そして、該面積の分布を求めることによって、面積分布の平均と、面積のバラツキ、例えば標準偏差の3倍値を表示する。ここでは、例えば、面積分布の平均は25.345平方nm、そのバラツキは4.234平方nmの値が求められた。また、面積の分布を表示してもよい。分布については、面積のみならず長さの評価を行い、長さの分布を表示することを行ってもよい。
【0039】
〔実施形態 7〕
図10を参照して、本走査型電子顕微鏡を用いた不良パターン箇所の表示について説明する。図10は、本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の測定説明図である。
図10は、表示画面中にホールパターン像1001が表示されている。ここでは、メモリの蓄積容量パターンの評価について説明する。
ここで、図8の〔実施形態 5〕と同様に、データベースから引用した参照パターン像と観察パターン像とを比較する。ここで、例えば、所望の面積に比較して、20%以上ずれている場合には、「不良パターン」として判断し、不良パターンを1002として、例えば色を変えて表示する。ここではその面積も表示し、例えば23145.62784平方nmの値が得られた。
【0040】
〔実施形態 8〕
図11を参照して、複数の微小領域によるパターンの距離の測定について説明する。図11は、本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の測定説明図である。
図11分図(a)において、表示画面中に観察パターン像1101が表示されている。ここで、第一の微小領域1102と第二の微小領域1103をカーソルを用いることにより指定する。
所望の図示X方向の距離を指定すると、その方向におけるパターンエッジを規定する。そして、両パターンエッジ間の距離を演算することにより、その値を求め、表示する。
【0041】
この表示により、微小領域に囲まれた所定のパターン像1101でのある軸方向の長さを求めることができる。
すなわち、図11分図(a)に示すような、従来では測定できなかった任意の図形における幅を求めることが可能となった。
なお、ここでは、二個の微小領域につて述べたが、それ以上の微小領域を表示させて、各微小領域間の距離を求めてもよい。また、方向は、図示のX方向に限らないことはいうまでもない。
【0042】
また、図11分図(a)には、参照パターン像1104も示している。この参照パターン像1104は、設計データ、露光条件、現像条件に基づいて計算された加工パターンのシミュレーション結果である。すなわち、予測されるパターンの加工形態である。ここで、第一の微小領域1102と第二の微小領域1103をカーソルを用いることにより指定する。いずれの領域もX方向の測定を行なうものとする。
まず、第一の微小領域1102内において、観察パターン像1101の辺の位置と参照パターン像1104の辺の位置との差を演算制御系311の信号処理により求められる。
【0043】
同様に、第二の微小領域1103内においても、観察パターン像1101の辺の位置と参照パターン像1104の辺の位置との差を求めた。これらの差の値と、参照パターン像1104の寸法情報とから、観察パターン像1101の所定寸法を求めることができた。
なお、単に所定の寸法のみを測定する場合は、各微小領域は観察画像面と対応して原点位置が定まるので、微小領域内で観察パターン像1101の辺の位置を微小領域の原点からの位置として求めておけば、参照パターン像1104は、必ずしも必要ではない。
【0044】
次に、図11分図(b)に示すように微小領域を複数個指定する場合について説明する。図11分図(b)において、微小領域1110、1111、1112はX方向の位置情報を得るための領域であり、微小領域1113、1114、1115はY方向の位置情報を得るための領域である。
図11分図(b)において、微小領域1110、1111、1112から、観察パターン1101の辺の位置、すなわち、パターンエッジと、参照パターンの辺の位置との差を求めた。
【0045】
次に、各微小領域間の差の総和に、微小領域の間隔の平均値を乗ずることにより、交差点1120と1121とで交差する観察パターン像1101の辺と参照パターン像1104の辺とで囲まれる面積を近似して求める。
同様に、微小領域1113、1114、1115からy方向の位置情報、すなわちパターンエッジを得て、交差点1122と1123とで交差する観察パターン1101の辺と、参照パターンの辺とで囲まれる面積を近似して求めた。
【0046】
予め指定した微小領域から観察パターン像1101の回りに対して、これらの面積の総和を求めてを評価量と定義し、この評価量が小さい場合にパターンの忠実性が良好と判断する。
なお、微小領域の設定個数は多いほど精度が向上するが、演算時間もかかるので、処理時間と精度とを考慮して、適宜に二個以上の複数の微小領域を設定したものである。
【0047】
〔実施形態 9〕
図12を参照して、ネットワークと接続されている本発明に係る走査型電子顕微鏡を説明する。
図12は、本発明のさらに他の一実施形態に係るネットワーク接続の走査型電子顕微鏡の説明図である。
図示する本発明に係る走査型電子顕微鏡は、電子源1201から発生した電子線1202をレンズ系1203で集束し、電子線1201を偏向系1204により、観察対象である被加工基板1205上で走査する。ここで、電子線1202は、電子源の加速電極(ここでは図示せず)が例えば2kVに設定されて加速されている。
【0048】
電子線の加速電圧は、減速電極(図示せず)により減速されていてもよい。被加工基板1205は移動機構を有するステージ系1206上に設置されており、電子線1202の偏向領域以上の領域の観察を可能とする。
該被加工基板1205は、一般にシリコン等の半導体基板に、例えば、レジストパターンが形成されているものである。但し、上記に限定されないことはいうまでもなく、半導体基板上の金属パターン、絶縁物のパターン等、その種類に制限はない。
【0049】
被加工基板1205は、図示しないが搬送系によりカセット1207を介して出し入れされる。そして、電子線1202の照射に伴って、被加工基板1205上に形成されたパターンから発生する二次電子あるいは反射電子を、検出系1208で捕獲する。
ここで検出系1208は、例えば上記公知例に記載された、シンチレータ・ホトマル方式の二次電子検出器を用いることが好ましい。
【0050】
さらに、検出した二次電子あるいは反射電子を電気信号に変換した後に、変換後の信号を画像データに変換する処理を信号処理系1209で行われる。
ここでは、偏向系1204の走査速度に同期させて画像データが生成される。そして、処理された信号を表示系1210において、表示することにより、被加工基板1205上のパターン表面形状が表示される。
【0051】
ここで、レンズ系1203、偏向系1204、ステージ系1206、カセット1207、検出系1208、信号処理系1209、表示系1210、および装置全体を真空にするための真空系(ここでは図示せず)は、例えば、ワークステーションを有する制御系1211で制御されている。
また、制御部1211には、該制御部1211に入った情報を判断する判断部1212が付加されている。
【0052】
さらに、本装置は、該制御部1211に接続された入出力部1213を有し、該入出力部1213を介して、例えば、イーサネットに代表されるネットワーク1214に接続されている。該ネットワーク1214には被加工基板1205を加工した加工装置1215や、被加工基板1205のプロセス条件と加工結果の相関表に代表される情報を格納したデータベース部1216が接続されており、該走査型電子顕微鏡と該データベース部1216とのデータの自動的なやり取りが可能である。
【0053】
ここでは、データのやり取りは、予め定められたプログラムに従い、自動的に行われる。例えば、加工装置1215が現像装置につながっている電子線描画装置であった場合、その電子線照射量、現像温度、現像時間等の情報が、入出力部1213を介して制御部1211ならびに判断部1212に入力される。
観察試料としては、例えば、シリコン基板上のレジストパターンであって、多量のウエハを電子線描画するに先立つて、一枚のみ描画、現像処理されたものである。信号処理系1209で処理された被加工基板1205の情報を、判断部1212が受け取る。
【0054】
ここでは、例えば図10に示す蓄積容量パターンの特定部分の面積が測定対象とする。図10では、本走査型電子顕微鏡の表示系における画面表示が示されている。この面積とは蓄積容量の外周部分に囲まれる領域の面積と定義する。該面積の求め方は画像処理を用いた所定の方法による。例えば、画面はデジタル表示であるが、上記領域に含まれる最小単位(ピクセル)の個数を計測する方法や、外周部分がピクセルを跨る場合、ピクセルを補間してさらに分割し、そのサブピクセル部分の個数を含めた領域の面積を計測する方法があげられる。
【0055】
さらに、判断部1212は、データベース部1216よりプロセス条件の情報を引き出し、上記面積が望ましい値であるかを判断する。そして、もし、望ましくない場合、その原因を判断して、その結果を加工装置1215に出力する。
例えば、電子線照射量が小さすぎたために、所望のホールパターンが小さくなったと判断し、その情報を出力する。
これにより、加工装置1215である電子線描画装置は、自動的に次回から電子線照射量を最適化した状態で加工が実行される。これにより、望ましい寸法のレジストパターンが形成可能となった。
【0056】
〔実施形態 10〕
図13を参照して上記走査型電子顕微鏡を用い、得られた情報をフイードバックする半導体装置の製造方法を説明する。
図13は、本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡を用いた半導体装置の製造方法の説明図である。
該〔実施形態 10〕において、図12の〔実施形態 9〕と共通する部分も多く、該部分の再度の説明は、煩瑣となるので省略し、特徴部分を中心に説明する。
【0057】
図示する如く、被加工基板1305は、加工装置1315、例えば、電子線描画装置で加工され、図示しない現像装置により被加工基板1305が現像され、そののち、図示の実線の自動搬送系Aによって、検査装置である走査型電子顕微鏡に設けてある被加工基板1305の搬入口と搬送口および一時格納庫を兼ねるカセット1307を介して、該走査型電子顕微鏡内に搬入される。
そして、該カセット1307へ搬入された被加工基板1305は、検査装置である走査型電子顕微鏡内のステージ系1306上に載置される。前記加工された電子線描画パターンが検査され、判断パラメータに基づいて該描画パターンの良否が判断される。
検査されたのち、該被加工基板1305は、再び前記カセット1307を介して図示の実線の自動搬送系Aによって搬出される。次の加工装置1317、例えばエッチング装置へ搬送され、次の工程の加工がされる。
【0058】
上記検査装置としての走査型電子顕微鏡は、制御部1311に接続された入出力部1313を有し、この入出力部1313を介して、例えば、イーサネットに代表されるネットワーク1314に接続されているが、この機能をネットワークとの接続と共に説明する。
【0059】
図13において、Bは、データベース部1316と、該走査型電子顕微鏡とのデータの自動的なやり取りを示すものである。
ここでは、該データBのやり取りは、図12の〔実施形態 9〕の走査型電子顕微鏡とデータベース部1216の間のやり取りと同様に行われる。
ここでは、〔実施形態 9〕と同様に、例えば、図10に示される蓄積容量パターンの特定部分の面積が測定対象とする。図10では、該走査型電子顕微鏡の表示系における画面表示の一部を示している。この面積とは、蓄積容量パターンの外周部分に囲まれる領域の面積と定義する。
面積の求め方は、図12の〔実施形態 9〕で説明した如く、例えば、画面はデジタル表示であるが、上記領域に含まれる最小単位(ピクセル)の個数を計測する方法や、外周部分がピクセルを跨る場合、ピクセルを補間してさらに分割し、そのサブピクセル部分を含めた領域の面積を計測する方法があげられる。
【0060】
さらに、判断部1312は、データベース部1316よりプロセス条件の情報を引き出し、上記面積が望ましい値であるかを判断する。そして、もし望ましくない場合、その原因を判断して、結果をネットワーク1314を介して加工装置1315に図示するデータの流れCとして出力する。
例えば、電子線照射量が小さすぎた(例えば、3.5μC/cm2)ために、所望の蓄積容量パターンが小さくなったと判断し、その情報を出力する。
ここではデータベース部1316を参照して、望ましい寸法に形成するための電子線照射量を選択する。
【0061】
データベース部1316には、一定の現像条件における電子線照射量と形成パターンの寸法の対応表が含まれている。これにより、加工装置1315である電子線描画装置は、自動的に次回から電子線照射量を最適化した状態(例えば、4.0μC/cm2)で、加工を実行する。これにより、望ましい寸法のレジストパターンが形成可能となった。
【0062】
図13に示すように、ウェハの流れAと、データの流れB、Cによって、被加工基板1205とそれに関する情報が送受信されて、該製造方法が有効に実施される。
また、第一の製造装置1315と第二の製造装置1317からなる1ラインに該走査電子顕微鏡1台が付帯することに必然性はなく、複数の製造ラインと1台の電子顕微鏡が連結されており、それを自動搬送系機構により、ウエハが搬送されて検査される。
このように、走査型電子顕微鏡が各加工装置のプロセス条件を管理、設定、維持するために用いることも可能であることはいうまでもない。
【0063】
なお、上記〔実施形態 9〕および〔実施形態 10〕において、データベース部1216,1316には、上記各レジストの電子線照射量と形成パターンの寸法の対応表のみならず、現像条件と形成パターンの寸法の対応表、フォーカス条件と形成パターンの寸法の対応表、ベーク炉で処理するまでの引き置き時間と形成パターン寸法の対応表、電子線描画装置での周知の近接効果を補正するためのパラメータと形成パターン寸法の対応表等の加工装置1215,1315の情報が含まれている。
また、加工装置1215,1315が、光学的転写装置の場合には、焦点設定条件と形成パターン寸法の対応表、露光量と形成パターンの寸法の対応表等の加工装置1215,1315に対応したプロセス条件の情報が含まれている。
【0064】
この情報は、製造装置管理者が実験データに基づいてデータベース部1216,1316に蓄積される。また、加工装置1215,1315のメーカから供給される情報を入力することにより、構築してもよい。また、その情報は固定されたものではなく、常に更新可能なものであるのが望ましい。
【0065】
上記の如く、従来技術において、測定対象としては特定の長さのみを評価していたため、本発明の実施形態に示すような高度な評価はできなかった。
また、上記のような情報のやり取りは、自動的に行われてなかったために、プロセス条件の判断は、プロセス担当者が膨大なデータを判断して、該プロセス担当者により加工装置にフィードバックする方法が採用されていた。このため、多大な時間を要し、生産性の向上にはつながらなかった。本実施形態に示す方法により、半導体装置の製造方法において、高い生産性と高精度な加工の両立が可能となった。
【0066】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した如く、本発明の構成によれば、微細な半導体装置を形成するにあたり、加工装置のプロセス条件を簡便に評価することに好適な走査型荷電粒子応用装置、それを用いた半導体装置製造方法を提供することができ、加工精度が高い半導体装置の製造方法を実現すること、ならびに半導体装置の生産性を高めることに大きな効果がある。
また、本発明の構成によれば、走査型荷電粒子応用装置では、加工パターンの寸法測定にあたり、画面中の二次元方向の寸法を測定し、また、所望のパターンと形成後のパターンを視覚的に比較し、両者の差を定量的に評価し、プロセス条件の調整の基礎データを収集し、さらに、加工パターンを含む被加工基板の評価結果は、被加工基板の加工プロセス工程にフィードバックし、製造工程の自動化を図り、高精度な加工の実現し、生産性の向上に寄与する走査型荷電粒子応用装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来における走査型荷電粒子顕微鏡のパターン計測説明図である。
【図2】図1のパターン計測における許容誤差説明図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の構成および表示画面の説明図である。
【図4】図3の走査型電子顕微鏡を用いた計測フローチャートである。
【図5】本発明の他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の計測説明図である。
【図6】本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の計測説明図である。
【図7】本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の計測説明図である。
【図8】本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の計測説明図である。
【図9】本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の計測説明図である。
【図10】本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の計測説明図である。
【図11】本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡の計測説明図である。
【図12】本発明のさらに他の一実施形態に係るイーサネット接続の走査型電子顕微鏡の説明図である。
【図13】本発明のさらに他の一実施形態に係る走査型電子顕微鏡を半導体装置の製造方法説明図である。
【符号の説明】
101、201…レジストパターン
202、502…許容最大範囲線
203、503…許容最小範囲線
202、501、601、1001…ホールパターン像
301、401、1201…電子源
302、1202、1302…電子線
303、1203、1303…レンズ系
304、1204、1304…偏向系
305、1205、1305…被加工基板
306、1206、1306…ステージ系
307、1207、1307…カセット
308、1208、1308…検出系
309、1209、1309…信号処理系
310、1210、1310…表示系
311、1211、1311…演算制御系
312、1212、1312…判断部
313、1213、1313…入出力部
314、1214、1314…ネットワーク
315、801…参照パターン像
316、802…観察パターン像
1215、1315、1317…加工装置
1216、1316…データベース部
602…重心点
603…動径
701…第一のパターン像
702…第二のパターン像
803…評価点
901、1101…所定のパターン
1002…不良パターン
1102、1103、1113、1111、1112、1114、1115…微小領域
1120、1121、1122、1123…交差点
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning charged particle beam application apparatus and a semiconductor device manufacturing method, and particularly suitable for observing a processing shape when forming a fine semiconductor device on a semiconductor substrate. The present invention relates to a type charged particle beam application apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device having high processing accuracy using the same.
[0002]
[Prior art]
In a method of manufacturing a semiconductor device, a technique for forming a pattern is generally called “lithography”.
In the lithography, it is desirable that the design dimension of the pattern is the same as the dimension after processing. That is, the fact that the desired element size of the pattern is equal to the element size after processing indicates that high-precision processing has been performed. However, as the pattern has been miniaturized in recent years, the required drawing accuracy has become higher and the processing has become difficult.
[0003]
This is because, for example, when the processing dimension is at a level of 200 nm, the dimension variation due to the diffusion of the acid substance in the baking process of the pattern-forming chemically amplified resist cannot be ignored. In addition, due to the scattering of incident energy rays and the effective irradiation area variation (generally referred to as proximity effect) due to the effect of interference between energy rays, the processing dimensions change, and the amount of change can no longer be ignored. It is.
[0004]
Therefore, highly accurate observation and evaluation of the processing pattern is essential. This is because the process conditions can be accurately evaluated by accurately evaluating the pattern dimensions after processing, and the process conditions can be optimized by feeding back the pattern dimensions to a semiconductor device manufacturing apparatus. Because it becomes.
As a conventional evaluation apparatus, for example, an electron microscope for measuring length described in JP-A-9-166428 is cited.
In this technique, a sample to be observed is first scanned by irradiating a focused electron beam. At that time, the secondary electron beam generated from the sample to be observed is captured by the detection system, and the image of the sample to be observed is displayed on the display system by synchronizing the scanning line and the detection signal. It is a device intended to measure. At that time, in order to cope with changes in pattern dimensions due to charging and “contamination” due to electron beam irradiation, a means for recording temporal changes in pattern dimensions is provided, and a predetermined calculation is performed from the recording by the recording means. A length-measuring electron microscope provided with means for calculating a pattern size at a predetermined time by a method, for example, time extrapolation.
Further, the above-mentioned electron microscope for length measurement has been limited to simply measuring the length and width of the pattern. In general, an electron microscope for length measurement is an apparatus having a feature that it can scan in one direction and can obtain a considerable accuracy for measurement in the scanning direction. For this reason, there have been microscopic and inspection techniques that take advantage of this feature, but the accuracy of using the matching between multiple patterns and the fidelity between the observation pattern and the processing pattern resulting from processing as designed. There was no technology that could make a decision.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The problems in the above-described conventional technology will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an explanatory diagram of pattern measurement of a conventional scanning charged particle microscope for length measurement, and FIG. 2 is an explanatory diagram of an allowable error in the pattern measurement of FIG.
The first problem is that the charged particle beam scans the sample to be observed in one direction in order to improve the S / N ratio when measuring the actual pattern size of the sample to be observed processed by the scanning charged particle beam application device. In addition, a two-dimensional scanning method for moving the scanning charged particle beam in one direction in a direction orthogonal to the scanning direction is performed. In the scanning method, a dimension in a specific one-dimensional direction, for example, in FIG. As shown, only the width in a specific direction of the resist pattern 101 in the screen can be measured, and it does not have a function of determining whether or not the width of the resist pattern 101 is formed in a desired dimension region.
[0006]
The fact that only the dimensions in this specific one-dimensional direction cannot be measured means that the allowable maximum range line 202 and the allowable minimum range line 203 of the resist pattern 201 are displayed on the same screen as shown in FIG. It was not possible to easily evaluate the quality of. Further, the desired pattern and the actual pattern after processing are displayed on the same screen, the difference between them is quantitatively evaluated, and the evaluation result is reflected in the process conditions for operating the processing apparatus. There was a problem that the basic data could not be collected.
Furthermore, on the resist pattern of the sample to be observed, one method is to use the charged particle beam focus as a parameter in one direction and the other is to use a charged particle beam dose as a parameter to form a matrix and determine the optimum conditions manually. There was a problem that it was also a bottleneck in the progress of processing technology that could not be realized other than through the process.
[0007]
Secondly, the evaluation results of the substrate to be processed including the processed actual pattern basically remained as mere evaluation data by the scanning charged particle beam application apparatus. Also, feedback of the evaluation to the processing process steps of the substrate to be processed has been performed manually. For this reason, since the process step itself is not automated as well as the change of the process step, it takes time to change the process condition of the step, the accuracy is not sufficient, and the productivity is not improved. There was a problem.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An example of means for solving the problem will be described.
The first problem is that an observation pattern observed with a scanning charged particle beam application apparatus and a reference pattern (a processing pattern calculated based on design data in this specification) as a judgment condition image corresponding to the observation pattern Inspection using a scanning charged particle beam application device equipped with means for displaying on the same screen, or applying to observation patterns based on parameters defined as judgment condition images. In addition, a condition is set in the observation image, a determination inspection is performed, or information from another processing apparatus is automatically input via the network, and information obtained from the signal obtained by the signal processing system is input to the network. Using a scanning charged particle beam application device configured to include input / output means for automatically outputting output via an input / output unit. The determination means automatically inputs information from another processing apparatus via a network, and is connected to a database storing information on the substrate to be processed, and diagnoses information obtained by the signal processing system. An image of a judgment condition for performing the determination is received from the database, the information of the judgment condition is compared with information from the signal processing system corresponding to the image of the judgment condition, and information based on the judgment result is The problem can be solved by inspecting the processing apparatus using a scanning charged particle beam application apparatus or the like configured to automatically output the processing apparatus via the network.
[0009]
In addition, the lens system irradiates a focused charged particle beam to the actual pattern on the processed substrate according to the design pattern by the processing apparatus, and the detection system irradiates the charged particle beam on the workpiece substrate along with the charged particle beam irradiation. Scanning that captures secondary electrons and / or reflected electrons generated from the actual pattern, converts the detection signal into a two-dimensional image signal by a signal processing system, and displays the two-dimensional image signal as an observation pattern image by a display system A microscopic method using a charged particle beam application apparatus, displaying an image of a judgment condition on the same display screen of the observation pattern image, and a database unit storing information on the processing apparatus and the substrate to be processed, and To connect the input / output unit with a network, and to evaluate the observation pattern image from the processing unit information and the database unit via the network from the input / output unit A scanning type that receives an image of a determination condition, determines the observation pattern image based on the image of the determination condition, and transmits the determination result from the input / output unit to the processing apparatus via the network This can be solved by observing and inspecting using a microscopic method using a charged particle beam application apparatus.
[0010]
Another problem is that in the semiconductor device manufacturing method, a plurality of processing devices and the scanning charged particle beam application device are connected by a transport mechanism, and the semiconductor substrate is connected to the scanning type from the first processing device. For example, it is carried into an inspection apparatus constituted by a charged particle beam application apparatus via a carry-in unit, and is inspected by an inspection apparatus using the scanning charged particle beam application apparatus. After the inspection is completed, the scanning charged particle beam The problem can be solved by unloading from the inspection apparatus constituted by the application apparatus via, for example, the unloading unit and automatically conveying it to the second processing apparatus.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 13.
First, an outline of an embodiment of the present invention will be described.
First, the actual image obtained by the charged particle beam application apparatus and the image of the determination condition or the two-dimensional reference image are compared as the image of the determination condition to evaluate the process.
Second, a line or an image on a processing pattern is defined as a determination parameter as a determination condition image, and a line or image of a real image by a charged particle beam application apparatus is compared with the definition to evaluate the process. . Third, the process is evaluated by relatively comparing at least two observation pattern images obtained by the charged particle beam application apparatus. In this way, it is roughly divided into three.
These will be described in sequence, but in the following embodiments, the case of an electron beam as the charged particle beam will be described.
Therefore, the charged particle beam application apparatus according to the present invention will be described as a scanning electron microscope according to the present invention. However, in each embodiment, the same applies to the case of using other charged particle beams including ion beams.
[0012]
[Embodiment 1]
FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration and a display screen of the scanning electron microscope according to the embodiment of the present invention.
In the scanning electron microscope according to the present invention shown in FIG. 3A, the electron beam 302 generated from the electron source 301 is focused by the lens system 303, and the electron beam 302 is deflected by the deflection system 304 to be observed. The substrate 305 to be processed is scanned two-dimensionally.
The two-dimensional scanning is performed by a two-dimensional scanning method in which the substrate 305 is horizontally scanned from the left to the right, and the vertical scanning is performed by moving the horizontal scanning vertically at regular intervals. The electron beam 302 is accelerated to, for example, 2 kV by an acceleration electrode (not shown).
[0013]
The acceleration voltage of the electron beam may be decelerated by a deceleration electrode (not shown). The substrate 305 to be processed is placed on a stage system 306 having a moving mechanism, and an area beyond the deflection area of the electron beam 302 can be observed. The substrate 305 to be processed is generally a semiconductor substrate such as silicon formed with a resist pattern, for example.
However, it is needless to say that the semiconductor substrate such as silicon is not limited to a resist pattern, and there is no limitation on the type of metal pattern, insulator pattern, etc. on the semiconductor substrate.
[0014]
The substrate to be processed 305 is taken in and out through a cassette 307 through a conveyance line (not shown). Then, secondary electrons and / or reflected electrons generated from the pattern formed on the workpiece substrate 305 are captured by the detection system 308 along with the electron beam irradiation. Here, the detection system 308 uses, for example, a known scintillator-photomal secondary electron detector or semiconductor detector.
[0015]
Further, after the detected secondary electrons and / or reflected electrons are converted into electrical signals, the signal processing system 309 performs processing for converting the converted signals into image data signals. In this process, an image data signal is generated in synchronization with the scanning speed of the deflection system 304. By displaying the processed image data signal as an image on the display system 310, the pattern shape on the substrate 305 to be processed can be displayed.
[0016]
Here, a lens system 303, a deflection system 304, a stage system 306, a cassette 307, a detection system 308, a signal processing system 309, a display system 310, and a vacuum system (not shown here) for evacuating the entire apparatus are provided. For example, it is controlled by an arithmetic control system 311 provided with a workstation. In addition, a determination unit 312 for determining information entered in the calculation control system 311 is added to the calculation control system 311.
[0017]
Furthermore, the present apparatus may take a form connectable to a network as shown below. That is, it has an information signal input / output unit 313 connected to the control unit 311, for example, a network 314 represented by Ethernet or a dedicated local network using an optical cable or the like is established, and the network is connected to the network via the input / output unit 313. It is connected.
[0018]
The network is connected to a processing device that processes the substrate to be processed and a device that collects a database that stores information such as the “relation table between process conditions and processing results” of the substrate 305 to be processed. Data can be automatically exchanged between the database and the main scanning electron microscope.
Then, on the screen of the display system 301, as shown in FIG. 3B (b), the reference pattern 315 to be processed can be displayed superimposed on the observed observation pattern 316.
[0019]
Here, as described above, the reference pattern 315 is “a simulation result of a processing pattern calculated based on design data, exposure conditions, and development conditions or design data itself”. That is, it is a predicted processing mode. Or, as will be described later, it may be used for a region indicating the allowable range of the observed pattern to be observed.
[0020]
Here, measurement using the present scanning electron microscope will be described according to the flowchart shown in FIG. FIG. 4 is a measurement flowchart using the scanning electron microscope of FIG.
First, a sample (substrate to be processed) is loaded into a scanning electron microscope and measurement is started.
The following various detections, displays, calculations, and the like from Step 1 to Step 7 are controlled and executed by the calculation control system 311.
In step 1, the pattern location to be measured on the sample is specified. For this specification, a measurement location may be registered in advance in a storage unit (not shown) of the scanning electron microscope and automatically specified from the arithmetic control system 311 or may be manually specified from the screen by the measurer. Good.
[0021]
In step 2, the pattern image on the sample is observed. That is, it is detected by the detection system 308 and displayed on the display system 310.
Here, for example, it is assumed that the width of the resist pattern as shown in FIG. 3B formed by normal KrF excimer laser exposure is measured.
The energy beam for resist processing may be an energy beam that can form an electron beam, X-ray, or ion beam pattern in addition to the KrF excimer laser.
[0022]
Next, in step 3, the user selects whether or not to display reference pattern data, that is, whether or not to compare the observed observation pattern image 316 and the displayed reference pattern image 315.
If the comparison is selected, a reference pattern image 315 is displayed.
If it is selected not to compare, this corresponds to performing a normal line width measurement. After the measurement, in step 3a, it is selected again whether or not to observe another pattern.
If another pattern is to be observed, the process returns to step 1. If no other pattern is to be observed, step 7 is ended.
[0023]
The scanning electron microscope is provided with an individual storage device, and stores information on a predicted processing shape (CAD data) obtained by a normal simulation from a design pattern, exposure conditions, and development conditions. These are used as determination parameters for comparing the observation pattern image with the reference pattern image and determining the quality.
The scanning electron microscope is connected to a network, and data similar to that of the individual storage device is stored in an external database. The data can be received and referenced via the network.
If comparison is selected in step 3, in step 4, the observation pattern image and the predicted processing shape to be referred to are displayed on the screen.
In step 5, for example, as shown in FIG. 3B (b), the reference pattern image 315 and the observation pattern image 316 can be superimposed, so that comparison can be performed easily and accurately.
Here, the reference pattern image 315 can be moved by a pointing device such as a mouse or a trackball, and can be moved to an arbitrary position on the screen.
The determination parameter can also be selected with a pointing device such as a mouse or a trackball.
[0024]
Further, the outline portion of the observation pattern image 316 is automatically extracted, and for example, the center of gravity obtained from the primary moment of the figure is determined. Then, the reference pattern image 315 and the observation pattern image 316 are automatically overlapped by superimposing the center of gravity obtained from the primary moment of the reference pattern image 315 on the center of gravity obtained from the primary moment of the observation pattern image 316. Also good.
This makes it possible to compare the desired processed shape with the observed pattern image, and to determine whether the process pattern forming process is good or bad.
Then, the process proceeds to the next step 6 to select whether or not to measure another pattern, thereby selecting whether to return to step 1 to continue the measurement or to end step 7.
[0025]
[Embodiment 2]
With reference to FIG. 5, the inspection of the scanning electron microscope will be described using the predicted processing shape for displaying the allowable range in the observation pattern image. FIG. 5 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to another embodiment of the present invention.
In the scanning electron microscope of the above-described embodiment, the case where the predicted processing shape is used as the reference pattern has been described. For example, as shown in FIG. 5, when the hole pattern 501 of the resist is observed, the allowable maximum range line 502 and the allowable minimum range line 503 of the hole diameter are displayed concentrically when determining the quality of the hole formation.
[0026]
For example, when processing the hole diameter after processing as 0.2 μm as an ideal value, if it is determined that the hole is in the range of 0.18 μm to 0.22 μm, it is judged as a non-defective product. Display on the screen.
The position adjustment with the observation pattern may be performed by, for example, matching the center of gravity obtained from the first moment as in [Embodiment 1] of FIG.
[0027]
This makes it possible to judge whether a hole is good or bad by visual or so-called visual inspection without using numerical data based on the conventional direct measurement of the hole diameter (or average value if it is not a perfect circle), and at least double the efficiency. It became possible to improve more.
Here, it goes without saying that numerical data may be output on the screen and quantitatively determined by numerical values compared to the numerical data.
[0028]
[Embodiment 3]
Here, hereinafter, determination parameters as images of several determination conditions in the inspection using the scanning electron microscope from [Embodiment 3] shown in FIG. 6 to [Embodiment 8] shown in FIG. , And the measurement and the evaluation method based on the measurement will be described.
These can select determination parameters according to various functions according to a designated menu. Further, each control and calculation described below is performed by the calculation control system 311.
[0029]
With reference to FIG. 6, the measurement of the roughness of the hole pattern using the present scanning electron microscope will be described. FIG. 6 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to another embodiment of the present invention.
A radial image 603 as illustrated is drawn from the center of gravity 602 of the hole pattern image 601 in the display screen. Here, as a method of obtaining the center-of-gravity point 602, for example, as shown in [Embodiment 1] of FIG. 3, it is determined from the primary moment of the figure formed from the outer periphery of the hole pattern image 601.
Then, the intersection of the outer peripheral portion of the hole pattern 601 image and the radial image 603 is obtained, and the distance from the center of gravity 602 is defined as a “virtual radius”.
[0030]
Here, the average value of the virtual radii is defined as “average radius”. Then, the specified number of radial images 603 are drawn.
For example, if the radial image is drawn by changing the angle by 15 ° and rotated, a total of 24 radial images can be drawn. Each virtual radius is obtained. The variation of these 24 radial image values (for example, a value three times the standard deviation) is defined and displayed as “hole roughness”. Here, for example, a value of 3.213 nm was obtained.
[0031]
In general, when the upper surface of a hole is observed, the upper surface edge of the resist is observed as the outer peripheral portion. However, the bottom of the hole may be observed.
This observation is realized when a negative potential is applied to the sample in order to extract the secondary electron and / or reflected electron signal from the bottom surface while simultaneously reducing the acceleration voltage. In this case, the outline of the bottom surface portion (this is called the inner periphery) is clearly observed inside the outer periphery.
If the shape of the bottom surface is evaluated, the intersection between the inner peripheral portion and the moving radius 603 is obtained, and the “virtual radius” similar to the above is obtained to obtain the roughness and average radius of the bottom surface of the hole. It becomes possible. Here, the user can freely determine which of the outer peripheral portion and the inner peripheral portion is selected as the parameter.
[0032]
[Embodiment 4]
With reference to FIG. 7, the measurement of the closest distance between patterns using this scanning electron microscope will be described. FIG. 7 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
The user designates desired first pattern image 701 and second pattern image 702 with a cursor, for example, in a large number of display screens. The arithmetic control system 311 measures the distance between two points connecting the outer peripheral portions of the first pattern image 701 and the second pattern image 702 from the designated display screen, and defines the minimum value as the “closest distance”. And display. Here, for example, a value of 100.234 nm was obtained.
[0033]
[Embodiment 5]
With reference to FIG. 8, the measurement of the pattern transfer fidelity of the processed pattern using this scanning electron microscope will be described. FIG. 8 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
Here, reference pattern data relating to a desired pattern is extracted from a database stored in a storage device individually provided in the scanning electron microscope or a database unit of the network and displayed on a display screen. The reference pattern here is a simulation result of a processing pattern calculated based on design data, exposure conditions, and development conditions.
[0034]
As shown in FIG. 8A (a), as in [Embodiment 1] in FIG. 3, the two are compared with each other by superimposing them on the observation pattern image 802.
As a method for obtaining pattern transfer fidelity, for example, the following two methods can be used.
As a first method, evaluation points are set on the reference pattern image 801 as shown in FIG. 8B (b). The evaluation points can be set in any number and arrangement, and only equidistant points and corner points are set.
[0035]
Here, as an example, one of the evaluation points 803 is indicated by “X”. The closest distance between the evaluation point image 803 and the observation pattern image 802 is obtained. Here, the closest distance is a solid line in the figure, and a broken line indicates a line connecting the other evaluation point image 803 and the observation pattern image 802.
Then, the sum of the closest distances of the respective evaluation points is calculated, a ratio with a predetermined value, for example, the length of the outer periphery of the reference pattern is obtained, and a value (%) obtained by subtracting the ratio from 1 is obtained as the pattern transfer fidelity. Define.
[0036]
As a second method, as shown in FIG. 8C (c), a closed region formed by the outer peripheral line of the reference pattern image 801 and the outer peripheral line of the observation pattern image 802, here, from 1 to 10 shown in the figure. The sum of the areas of the portions is calculated, a ratio with a predetermined value, for example, the area of the reference pattern image 801, is obtained, and a value (%) obtained by subtracting the ratio from 1 is defined as pattern transfer fidelity. In FIG. 8 (c), for example, the pattern transfer fidelity was 78.34%.
[0037]
[Embodiment 6]
With reference to FIG. 9, the measurement of the distribution of the area using this scanning electron microscope will be described. FIG. 9 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
In the display screen, predetermined pattern images 901 are distributed with various sizes. For example, the pattern after the formation of polycrystalline silicon is observed. Here, the area of the region surrounded by the closed curve of each pattern image is obtained.
[0038]
Then, by obtaining the distribution of the area, the average of the area distribution and the variation of the area, for example, three times the standard deviation are displayed. Here, for example, the average of the area distribution was 25.345 square nm, and the variation was 4.234 square nm. Further, the area distribution may be displayed. Regarding the distribution, not only the area but also the length may be evaluated and the length distribution may be displayed.
[0039]
[Embodiment 7]
With reference to FIG. 10, the display of the defective pattern location using this scanning electron microscope is demonstrated. FIG. 10 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
In FIG. 10, a hole pattern image 1001 is displayed on the display screen. Here, the evaluation of the storage capacity pattern of the memory will be described.
Here, as in [Embodiment 5] of FIG. 8, the reference pattern image quoted from the database is compared with the observation pattern image. Here, for example, when it is shifted by 20% or more compared to the desired area, it is determined as a “defective pattern”, and the defective pattern is displayed as 1002, for example, by changing the color. Here, the area is also displayed, and for example, a value of 23145.627784 square nm is obtained.
[0040]
[Embodiment 8]
With reference to FIG. 11, the measurement of the distance of the pattern by a some micro area | region is demonstrated. FIG. 11 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
In FIG. 11 (a), an observation pattern image 1101 is displayed on the display screen. Here, the first micro area 1102 and the second micro area 1103 are designated by using a cursor.
When a desired distance in the illustrated X direction is specified, a pattern edge in that direction is defined. And the value is calculated | required by calculating the distance between both pattern edges, and it displays.
[0041]
By this display, the length in a certain axial direction of the predetermined pattern image 1101 surrounded by the minute region can be obtained.
That is, as shown in FIG. 11 (a), the width of an arbitrary figure that could not be measured conventionally can be obtained.
Here, two micro areas have been described. However, a distance between each micro area may be obtained by displaying more micro areas. Needless to say, the direction is not limited to the illustrated X direction.
[0042]
In addition, FIG. 11 (a) also shows a reference pattern image 1104. This reference pattern image 1104 is a processing pattern simulation result calculated based on design data, exposure conditions, and development conditions. That is, it is a processing pattern of a predicted pattern. Here, the first micro area 1102 and the second micro area 1103 are designated by using a cursor. In any region, measurement in the X direction is performed.
First, a difference between the position of the side of the observation pattern image 1101 and the position of the side of the reference pattern image 1104 in the first minute area 1102 is obtained by signal processing of the arithmetic control system 311.
[0043]
Similarly, the difference between the position of the side of the observation pattern image 1101 and the position of the side of the reference pattern image 1104 was also determined in the second minute region 1103. A predetermined dimension of the observation pattern image 1101 could be obtained from the value of these differences and the dimension information of the reference pattern image 1104.
Note that when only a predetermined dimension is measured, the origin position of each minute area is determined corresponding to the observation image plane, and therefore the position of the side of the observation pattern image 1101 within the minute area is the position from the origin of the minute area. , The reference pattern image 1104 is not always necessary.
[0044]
Next, a case where a plurality of minute regions are designated as shown in FIG. 11 (b) will be described. In FIG. 11B (b), micro regions 1110, 1111 and 1112 are regions for obtaining position information in the X direction, and micro regions 1113, 1114 and 1115 are regions for obtaining position information in the Y direction. .
In FIG. 11B (b), the position of the side of the observation pattern 1101, that is, the difference between the pattern edge and the position of the side of the reference pattern was obtained from the minute regions 1110, 1111, and 1112.
[0045]
Next, the sum of the differences between the minute regions is multiplied by the average value of the intervals between the minute regions, so that the sides of the observation pattern image 1101 and the reference pattern image 1104 that intersect at the intersections 1120 and 1121 are surrounded. Approximate the area.
Similarly, the position information in the y direction, that is, the pattern edge is obtained from the minute regions 1113, 1114, and 1115, and the area surrounded by the side of the observation pattern 1101 intersecting at the intersections 1122 and 1123 and the side of the reference pattern is approximated. And asked.
[0046]
The total sum of these areas is defined as an evaluation amount with respect to the periphery of the observation pattern image 1101 from a minute area designated in advance, and when the evaluation amount is small, it is determined that the fidelity of the pattern is good.
The accuracy increases as the number of minute regions set increases, but the calculation time also increases. Therefore, in consideration of processing time and accuracy, two or more minute regions are appropriately set.
[0047]
[Embodiment 9]
A scanning electron microscope according to the present invention connected to a network will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a network-connected scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
In the scanning electron microscope according to the present invention shown in the figure, an electron beam 1202 generated from an electron source 1201 is focused by a lens system 1203, and the electron beam 1201 is scanned on a substrate 1205 to be observed by a deflection system 1204. . Here, the electron beam 1202 is accelerated by setting an acceleration electrode (not shown here) of the electron source to 2 kV, for example.
[0048]
The acceleration voltage of the electron beam may be decelerated by a deceleration electrode (not shown). The substrate to be processed 1205 is installed on a stage system 1206 having a moving mechanism, and enables observation of an area above the deflection area of the electron beam 1202.
The substrate to be processed 1205 is generally a semiconductor substrate made of silicon or the like, for example, having a resist pattern formed thereon. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the above, and there are no restrictions on the type of metal pattern, insulator pattern, etc. on the semiconductor substrate.
[0049]
The substrate to be processed 1205 is put in and out through a cassette 1207 by a transport system (not shown). Then, secondary electrons or reflected electrons generated from a pattern formed on the workpiece substrate 1205 are captured by the detection system 1208 in accordance with the irradiation of the electron beam 1202.
Here, the detection system 1208 preferably uses, for example, a scintillator-photomal secondary electron detector described in the above-mentioned publicly known example.
[0050]
Further, after the detected secondary electrons or reflected electrons are converted into electric signals, the signal processing system 1209 performs processing for converting the converted signals into image data.
Here, image data is generated in synchronization with the scanning speed of the deflection system 1204. Then, by displaying the processed signal on the display system 1210, the pattern surface shape on the substrate to be processed 1205 is displayed.
[0051]
Here, a lens system 1203, a deflection system 1204, a stage system 1206, a cassette 1207, a detection system 1208, a signal processing system 1209, a display system 1210, and a vacuum system (not shown here) for evacuating the entire apparatus are provided. For example, it is controlled by a control system 1211 having a workstation.
In addition, a determination unit 1212 that determines information entered in the control unit 1211 is added to the control unit 1211.
[0052]
Furthermore, this apparatus has an input / output unit 1213 connected to the control unit 1211, and is connected to a network 1214 typified by Ethernet, for example, via the input / output unit 1213. Connected to the network 1214 is a processing device 1215 that processes the substrate 1205 and a database unit 1216 that stores information represented by a correlation table between process conditions of the substrate 1205 and processing results. Data can be automatically exchanged between the electron microscope and the database unit 1216.
[0053]
Here, the exchange of data is automatically performed according to a predetermined program. For example, when the processing device 1215 is an electron beam drawing device connected to the developing device, information such as the electron beam irradiation amount, the developing temperature, and the developing time is transmitted via the input / output unit 1213 to the control unit 1211 and the determining unit. 1212 is input.
The observation sample is, for example, a resist pattern on a silicon substrate, in which only one wafer is drawn and developed prior to electron beam drawing. The determination unit 1212 receives information on the substrate to be processed 1205 processed by the signal processing system 1209.
[0054]
Here, for example, the area of a specific portion of the storage capacity pattern shown in FIG. FIG. 10 shows a screen display in the display system of the present scanning electron microscope. This area is defined as the area of the region surrounded by the outer periphery of the storage capacitor. The area is obtained by a predetermined method using image processing. For example, although the screen is a digital display, the method of measuring the number of minimum units (pixels) included in the above region, or when the outer peripheral part straddles the pixel, the pixel is interpolated and further divided, and the sub-pixel part There is a method of measuring the area of the region including the number.
[0055]
Further, the determination unit 1212 extracts process condition information from the database unit 1216 and determines whether the area is a desirable value. If it is not desirable, the cause is determined and the result is output to the processing device 1215.
For example, it is determined that the desired hole pattern has become small because the electron beam irradiation amount is too small, and the information is output.
As a result, the electron beam drawing apparatus which is the processing apparatus 1215 automatically executes the processing with the electron beam irradiation amount optimized from the next time. Thereby, a resist pattern having a desired dimension can be formed.
[0056]
[Embodiment 10]
A method of manufacturing a semiconductor device that feeds back the obtained information using the scanning electron microscope will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a semiconductor device using a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
In the [Embodiment 10], there are many parts in common with [Embodiment 9] in FIG.
[0057]
As shown in the figure, the substrate 1305 to be processed is processed by a processing device 1315, for example, an electron beam drawing device, and the substrate 1305 to be processed is developed by a developing device (not shown). The substrate to be processed 1305 provided in the scanning electron microscope, which is an inspection apparatus, is carried into the scanning electron microscope through a cassette 1307 that also serves as a carry-in port, a transfer port, and a temporary storage.
Then, the substrate to be processed 1305 carried into the cassette 1307 is placed on a stage system 1306 in a scanning electron microscope that is an inspection apparatus. The processed electron beam drawing pattern is inspected, and the quality of the drawing pattern is determined based on the determination parameter.
After being inspected, the substrate to be processed 1305 is unloaded by the automatic transfer system A indicated by the solid line through the cassette 1307 again. It is conveyed to the next processing apparatus 1317, for example, an etching apparatus, and the next process is processed.
[0058]
The scanning electron microscope as the inspection apparatus has an input / output unit 1313 connected to a control unit 1311, and is connected to a network 1314 typified by Ethernet, for example, via the input / output unit 1313. This function will be described together with connection to the network.
[0059]
In FIG. 13, B indicates automatic exchange of data between the database unit 1316 and the scanning electron microscope.
Here, the exchange of the data B is performed similarly to the exchange between the scanning electron microscope and the database unit 1216 in [Embodiment 9] of FIG.
Here, as in [Embodiment 9], for example, the area of a specific portion of the storage capacity pattern shown in FIG. FIG. 10 shows a part of the screen display in the display system of the scanning electron microscope. This area is defined as the area of the region surrounded by the outer periphery of the storage capacitor pattern.
As described in [Embodiment 9] of FIG. 12, for example, the screen is a digital display. However, the method for measuring the number of minimum units (pixels) included in the region, In the case of straddling pixels, there is a method in which the pixels are further divided by interpolation, and the area of the region including the sub-pixel portion is measured.
[0060]
Further, the determination unit 1312 extracts information on the process conditions from the database unit 1316, and determines whether the area is a desirable value. If not desirable, the cause is determined, and the result is output as a data flow C shown in the drawing to the processing apparatus 1315 via the network 1314.
For example, it is determined that the desired storage capacity pattern has become smaller because the electron beam irradiation amount is too small (for example, 3.5 μC / cm 2), and the information is output.
Here, the database unit 1316 is referred to, and an electron beam irradiation dose for forming a desired dimension is selected.
[0061]
The database unit 1316 includes a correspondence table of electron beam irradiation dose and formation pattern dimensions under a certain development condition. Thereby, the electron beam drawing apparatus as the processing apparatus 1315 automatically optimizes the electron beam irradiation dose from the next time (for example, 4.0 μC / cm). 2 ) To perform processing. Thereby, a resist pattern having a desired dimension can be formed.
[0062]
As shown in FIG. 13, the substrate 1205 and information related thereto are transmitted and received by the wafer flow A and the data flows B and C, and the manufacturing method is effectively carried out.
In addition, it is not necessarily necessary that one scanning electron microscope is attached to one line including the first manufacturing apparatus 1315 and the second manufacturing apparatus 1317, and a plurality of manufacturing lines and one electron microscope are connected. The wafer is transferred and inspected by an automatic transfer system mechanism.
Thus, it goes without saying that the scanning electron microscope can be used for managing, setting, and maintaining the process conditions of each processing apparatus.
[0063]
In the above [Embodiment 9] and [Embodiment 10], the database sections 1216 and 1316 include not only the correspondence table of the electron beam irradiation amount and the formation pattern size of each resist but also the development conditions and the formation pattern. Correspondence table of dimensions, correspondence table of focus conditions and formation pattern dimensions, correspondence table of holding time and formation pattern dimensions until processing in a baking furnace, parameters for correcting known proximity effects in an electron beam lithography system And information of processing devices 1215 and 1315 such as a correspondence table of formation pattern dimensions.
When the processing devices 1215 and 1315 are optical transfer devices, processes corresponding to the processing devices 1215 and 1315 such as a correspondence table between focus setting conditions and formation pattern dimensions, a correspondence table between exposure amounts and formation pattern dimensions, and the like. Contains condition information.
[0064]
This information is accumulated in the database units 1216 and 1316 based on the experimental data by the manufacturing apparatus manager. Further, it may be constructed by inputting information supplied from manufacturers of the processing apparatuses 1215 and 1315. Also, it is desirable that the information is not fixed and is always updatable.
[0065]
As described above, in the prior art, only a specific length was evaluated as a measurement target, and thus high evaluation as shown in the embodiment of the present invention could not be performed.
In addition, since the exchange of information as described above has not been performed automatically, the process person can determine the huge amount of data, and the process person can feed back to the processing apparatus. Was adopted. For this reason, much time was required and it did not lead to the improvement of productivity. The method shown in this embodiment makes it possible to achieve both high productivity and high-precision processing in a method for manufacturing a semiconductor device.
[0066]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the configuration of the present invention, in forming a fine semiconductor device, a scanning charged particle application device suitable for simply evaluating the process conditions of a processing apparatus is used. A semiconductor device manufacturing method can be provided, which has a great effect on realizing a semiconductor device manufacturing method with high processing accuracy and increasing the productivity of the semiconductor device.
Further, according to the configuration of the present invention, the scanning charged particle application apparatus measures the dimension in the two-dimensional direction on the screen when measuring the dimension of the processing pattern, and visually displays the desired pattern and the formed pattern. , Quantitatively evaluate the difference between the two, collect basic data for adjusting process conditions, and feed back the evaluation result of the processed substrate including the processing pattern to the processing process step of the processed substrate, We provide a scanning charged particle application device that automates the manufacturing process, realizes high-precision processing, and contributes to productivity improvement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of pattern measurement of a conventional scanning charged particle microscope.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an allowable error in the pattern measurement of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration and a display screen of a scanning electron microscope according to an embodiment of the present invention.
4 is a measurement flowchart using the scanning electron microscope of FIG. 3;
FIG. 5 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a measurement explanatory diagram of a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of an Ethernet-connected scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device in a scanning electron microscope according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
101, 201: resist pattern
202, 502 ... Maximum allowable range line
203, 503 ... Minimum allowable range line
202, 501, 601, 1001 ... hole pattern image
301, 401, 1201 ... electron source
302, 1202, 1302 ... electron beam
303, 1203, 1303 ... lens system
304, 1204, 1304 ... deflection system
305, 1205, 1305 ... Substrate to be processed
306, 1206, 1306 ... Stage system
307, 1207, 1307 ... cassette
308, 1208, 1308 ... detection system
309, 1209, 1309 ... Signal processing system
310, 1210, 1310 ... display system
311, 1211, 1311 ... arithmetic control system
312, 1212, 1312 ... determination unit
313, 1213, 1313 ... Input / output unit
314, 1214, 1314 ... network
315, 801 ... Reference pattern image
316, 802 ... Observation pattern image
1215, 1315, 1317 ... Processing device
1216, 1316 ... Database section
602: Center of gravity
603 ... Radial radius
701: First pattern image
702 ... Second pattern image
803 ... Evaluation point
901, 1101 ... predetermined pattern
1002 ... Defect pattern
1102, 1103, 1113, 1111, 1112, 1114, 1115 ... micro area
1120, 1121, 1122, 1123 ... intersections

Claims (20)

加工装置により設計パターンにしたがい加工された被加工基板上の実パターンに集束荷電粒子線を照射するためのレンズ系と、被加工基板に該荷電粒子線を照射することによって該被加工基板上の実パターンから発生する二次電子および/もしくは反射電子を捕獲する検出系と、該検出信号を二次元画像信号に変換処理する信号処理系と、該二次元画像信号を観察パターン像として表示する表示系と、メモリ部を具備した走査型荷電粒子線応用装置であって、
該観察パターン像が表示されている表示系に、該観察パターンに基づく該実パターンの判定条件の像を表示する手段を備え、
該メモリ部は、該判定条件の像として判断パラメータを格納し、更に、該判断パラメータには 該観察パターン像の長さおよび面積ならびに凹凸のうち、少なくとも一つを用い、
該判断パラメータとして凹凸を用いるときは、該観察パターンがホールパターンの場合は、該ホールパターンの重心から該ホールパターンの外周部又は内周部への長さの不揃いを用いて該判定条件の像と比較する
ことを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
A lens system for irradiating a focused charged particle beam to an actual pattern on a substrate to be processed that has been processed according to a design pattern by a processing apparatus, and the substrate to be processed by irradiating the substrate with the charged particle beam. A detection system that captures secondary electrons and / or reflected electrons generated from an actual pattern, a signal processing system that converts the detection signal into a two-dimensional image signal, and a display that displays the two-dimensional image signal as an observation pattern image A scanning charged particle beam application apparatus comprising a system and a memory unit,
The display system on which the observation pattern image is displayed includes means for displaying an image of the determination condition of the actual pattern based on the observation pattern,
The memory unit stores a determination parameter as an image of the determination condition, and further uses at least one of the length and area of the observation pattern image and the unevenness as the determination parameter,
When unevenness is used as the determination parameter, when the observation pattern is a hole pattern, an image of the determination condition is obtained by using the unevenness of the length from the center of gravity of the hole pattern to the outer peripheral portion or the inner peripheral portion of the hole pattern. A scanning charged particle beam application apparatus characterized by comparing with the above.
加工装置により設計パターンにしたがい加工された被加工基板上の実パターンに集束荷電粒子線を照射するためのレンズ系と、該荷電粒子線照射に伴って該被加工基板上の実パターンから発生する二次電子および/もしくは反射電子を捕獲する検出系と、該検出信号を二次元画像信号に変換処理する信号処理系と、該二次元画像信号を観察パターン像として表示する表示系と、メモリ部を具備した走査型荷電粒子線応用装置であって、
該観察パターン像の同一表示画面上に、前記実パターンの判定条件の像を表示させる手段と、
該加工装置と該被加工基板に関する情報が格納されたデータベース部と該入出力部を接続したネットワークと、該入出力部から該ネットワークを介して該加工装置の情報および該データベース部から該観察パターン像を評価するための判定条件の像を受信する受信手段と、該観察パターン像と該判定条件の像を比較する判断手段と、該判断結果を該入出力部から該ネットワークを介して該加工装置へ送信する送信手段とを具備し、
該メモリ部は、該判定条件の像として判断パラメータを格納し、更に、該判断パラメータには 該観察パターン像の長さおよび面積ならびに凹凸のうち、少なくとも一つを用い、
該判断パラメータとして凹凸を用いるときは、該観察パターンがホールパターンの場合は、該ホールパターンの重心から該ホールパターンの外周部又は内周部への長さの不揃いを用いて該判定条件の像と比較する
ことを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
A lens system for irradiating a focused charged particle beam onto an actual pattern on the substrate to be processed that has been processed according to the design pattern by the processing apparatus, and generated from the actual pattern on the substrate to be processed with the charged particle beam irradiation. A detection system that captures secondary electrons and / or reflected electrons, a signal processing system that converts the detection signal into a two-dimensional image signal, a display system that displays the two-dimensional image signal as an observation pattern image, and a memory unit A scanning charged particle beam application apparatus comprising:
Means for displaying an image of the judgment condition of the actual pattern on the same display screen of the observation pattern image;
A database unit storing information on the processing apparatus and the substrate to be processed and a network connecting the input / output unit, information on the processing apparatus from the input / output unit via the network, and the observation pattern from the database unit Receiving means for receiving an image of a judgment condition for evaluating the image, judgment means for comparing the observation pattern image with the image of the judgment condition, and processing the judgment result from the input / output unit via the network Transmission means for transmitting to the device,
The memory unit stores a determination parameter as an image of the determination condition, and further uses at least one of the length and area of the observation pattern image and the unevenness as the determination parameter,
When unevenness is used as the determination parameter, when the observation pattern is a hole pattern, an image of the determination condition is obtained by using the unevenness of the length from the center of gravity of the hole pattern to the outer peripheral portion or the inner peripheral portion of the hole pattern. A scanning charged particle beam application apparatus characterized by comparing with the above.
請求項1または2に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該観察パターンの長さを求める手段として、該観察パターン像上に複数の微小領域を指定する微小領域指定入力手段と、該複数の微小領域内で、該観察パターン像で定まる所定方向のパターンエッジ位置を求める第一の演算手段と、該演算結果から該エッジ位置間の距離を求める第二の演算手段とを設けたことを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
The scanning charged particle beam application apparatus according to claim 1 or 2 ,
As means for obtaining the length of the observation pattern, a minute area designation input means for designating a plurality of minute areas on the observation pattern image, and a pattern edge in a predetermined direction determined by the observation pattern image within the plurality of minute areas A scanning charged particle beam application apparatus, comprising: first calculation means for obtaining a position; and second calculation means for obtaining a distance between the edge positions from the calculation result.
請求項3に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該微小領域指定入力手段は、表示画面上にカーソルで指定入力させることを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
In the scanning charged particle beam application apparatus according to claim 3 ,
A scanning charged particle beam application apparatus, wherein the minute region designation input means causes a cursor to be designated on a display screen.
請求項3に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該観察パターンの面積は、該観察パターン像の外周部分で囲まれる領域の二次元的な大きさであることを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
In the scanning charged particle beam application apparatus according to claim 3 ,
The scanning charged particle beam application apparatus, wherein the area of the observation pattern is a two-dimensional size of a region surrounded by an outer peripheral portion of the observation pattern image.
請求項3ないし5のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該判断パラメータに基づき該観察パターン像を判断するとき、該判断パラメータの設定された上限値および下限値に基づき判断することを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
The scanning charged particle beam application apparatus according to any one of claims 3 to 5 ,
A scanning charged particle beam application apparatus, characterized in that, when the observation pattern image is determined based on the determination parameter, the determination is made based on an upper limit value and a lower limit value set in the determination parameter.
請求項3ないし6のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該判断パラメータを、ポインテイングデバイスによる選択できることを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
In the scanning charged particle beam application apparatus according to any one of claims 3 to 6 ,
A scanning charged particle beam application apparatus, wherein the determination parameter can be selected by a pointing device.
加工装置により設計パターンにしたがい加工された被加工基板上の実パターンに集束荷電粒子線を照射するためのレンズ系と、被加工基板に該荷電粒子線を照射することによって該被加工基板上の実パターンから発生する二次電子および/もしくは反射電子を捕獲する検出系と、該検出信号を二次元画像信号に変換処理する信号処理系と、該二次元画像信号を観察パターン像として表示する表示系と、メモリ部を具備した走査型荷電粒子線応用装置であって、
該観察パターン像が表示されている表示系に、参照パターン像を該観察パターンに基づく該実パターンの判定条件の像として表示する手段を備え、
該観察パターン像の該参照パターン像に対する転写忠実度を判定条件の判断パラメータとして用い、
該転写忠実度は、
前記参照パターン像の外周部分に予め所定の複数の評価点を規定し、該評価点と前記観察パターン像の外周部分との最近接距離を求め、該複数の評価点の該最近接距離の総和を演算し、該演算値と所定値との比とする第一の転写忠実度と、
該参照パターン像の外周部分と、該観察パターン像の外周部分で形成される閉領域の面積の総和を求め、該総和と所定値との比を用いる第二の転写忠実度とからなり、
該閉領域の面積の総和を求める手段として、該参照パターン像を該観察パターン像に重ね合わせて表示する表示手段と、該重ね合わせた画面上に複数の微小領域を指定する微小領域の指定入力手段と、該指定された複数の微小領域内で該観察パターン像から定まるパターンエッジ位置と該参照パターン像から定められ辺もしくは点の位置との差を求める第一の演算手段と、該演算結果で定まる該観察パターン像のパターンエッジ位置と該参照パターン像の辺もしくは点の位置間で囲まれた面積値に対応する値を求める第二の演算手段とを設けたことを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
A lens system for irradiating a focused charged particle beam to an actual pattern on a substrate to be processed that has been processed according to a design pattern by a processing apparatus, and the substrate to be processed by irradiating the substrate with the charged particle beam. A detection system that captures secondary electrons and / or reflected electrons generated from an actual pattern, a signal processing system that converts the detection signal into a two-dimensional image signal, and a display that displays the two-dimensional image signal as an observation pattern image A scanning charged particle beam application apparatus comprising a system and a memory unit,
A display system in which the observed pattern image is displayed, the reference pattern image example Bei means for displaying as an image of the determination condition of said actual pattern based on the observation pattern,
Using the transfer fidelity of the observation pattern image with respect to the reference pattern image as a determination parameter for the determination condition,
The transfer fidelity is
Predetermining a plurality of predetermined evaluation points on the outer peripheral portion of the reference pattern image, obtaining the closest distance between the evaluation point and the outer peripheral portion of the observation pattern image, and summing up the closest distances of the plurality of evaluation points A first transfer fidelity that is a ratio between the calculated value and a predetermined value;
The outer peripheral portion of the reference pattern image and the total area of the closed region formed by the outer peripheral portion of the observation pattern image are obtained, and consists of a second transfer fidelity using a ratio between the total and a predetermined value.
As means for calculating the total area of the closed region, display means for displaying the reference pattern image superimposed on the observation pattern image, and designation input of a minute region for designating a plurality of minute regions on the superimposed screen Means, a first calculation means for obtaining a difference between a pattern edge position determined from the observation pattern image and a position of a side or a point determined from the reference pattern image within the designated plurality of minute regions, and the calculation result And a second computing means for obtaining a value corresponding to an area value enclosed between the pattern edge position of the observation pattern image and the position of the side or point of the reference pattern image determined by Charged particle beam application equipment.
加工装置により設計パターンにしたがい加工された被加工基板上の実パターンに集束荷電粒子線を照射するためのレンズ系と、該荷電粒子線照射に伴って該被加工基板上の実パターンから発生する二次電子および/もしくは反射電子を捕獲する検出系と、該検出信号を二次元画像信号に変換処理する信号処理系と、該二次元画像信号を観察パターン像として表示する表示系と、メモリ部を具備した走査型荷電粒子線応用装置であって、
該観察パターン像の同一表示画面上に、該観察パターンに基づく前記実パターンの判定条件の像として参照パターン像を表示させる手段と、該加工装置と該被加工基板に関する情報が格納されたデータベース部と該入出力部を接続したネットワークと、該入出力部から該ネットワークを介して該加工装置の情報および該データベース部から該観察パターン像を評価するための参照パターン像を受信する受信手段と、該観察パターン像と該参照パターン像を比較する判断手段と、該判断結果を該入出力部から該ネットワークを介して該加工装置へ送信する送信手段とを具備し、
該観察パターン像の該参照パターン像に対する転写忠実度を判定条件の判断パラメータとして用い、
該転写忠実度は、
前記参照パターン像の外周部分に予め所定の複数の評価点を規定し、該評価点と前記観察パターン像の外周部分との最近接距離を求め、該複数の評価点の該最近接距離の総和を演算し、該演算値と所定値との比とする第1の転写忠実度と、
該参照パターン像の外周部分と、該観察パターン像の外周部分で形成される閉領域の面積の総和を求め、該総和と所定値との比を用いる第2の転写忠実度とからなり、
該閉領域の面積の総和を求める手段として、該参照パターン像を該観察パターン像に重ね合わせて表示する表示手段と、該重ね合わせた画面上に複数の微小領域を指定する微小領域の指定入力手段と、該指定された複数の微小領域内で該観察パターン像から定まるパターンエッジ位置と該参照パターン像から定められ辺もしくは点の位置との差を求める第一の演算手段と、該演算結果で定まる該観察パターン像のパターンエッジ位置と該参照パターン像の辺もしくは点の位置間で囲まれた面積値に対応する値を求める第二の演算手段とを設けたことを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
A lens system for irradiating a focused charged particle beam onto an actual pattern on the substrate to be processed that has been processed according to the design pattern by the processing apparatus, and generated from the actual pattern on the substrate to be processed with the charged particle beam irradiation. A detection system that captures secondary electrons and / or reflected electrons, a signal processing system that converts the detection signal into a two-dimensional image signal, a display system that displays the two-dimensional image signal as an observation pattern image, and a memory unit A scanning charged particle beam application apparatus comprising:
A means for displaying a reference pattern image as an image of a determination condition of the actual pattern based on the observation pattern on the same display screen of the observation pattern image, and a database unit storing information on the processing apparatus and the substrate to be processed And a network connecting the input / output unit, and receiving means for receiving the information of the processing apparatus and the reference pattern image for evaluating the observation pattern image from the database unit via the network from the input / output unit, A judgment means for comparing the observation pattern image with the reference pattern image, and a transmission means for sending the judgment result from the input / output unit to the processing apparatus via the network ,
Using the transfer fidelity of the observation pattern image with respect to the reference pattern image as a determination parameter for the determination condition,
The transfer fidelity is
Predetermining a plurality of predetermined evaluation points on the outer peripheral portion of the reference pattern image, obtaining the closest distance between the evaluation point and the outer peripheral portion of the observation pattern image, and summing up the closest distances of the plurality of evaluation points A first transfer fidelity that is a ratio between the calculated value and a predetermined value;
A total sum of the areas of the outer peripheral portion of the reference pattern image and the closed region formed by the outer peripheral portion of the observation pattern image, and a second transfer fidelity using a ratio between the total sum and a predetermined value.
As means for calculating the total area of the closed region, display means for displaying the reference pattern image superimposed on the observation pattern image, and designation input of a minute region for designating a plurality of minute regions on the superimposed screen Means, a first calculation means for obtaining a difference between a pattern edge position determined from the observation pattern image and a position of a side or a point determined from the reference pattern image within the designated plurality of minute regions, and the calculation result And a second computing means for obtaining a value corresponding to an area value enclosed between the pattern edge position of the observation pattern image and the position of the side or point of the reference pattern image determined by Charged particle beam application equipment.
請求項8または9に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該参照パターン像は、該設計パターン値および加工方法から予測される加工形状であることを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
The scanning charged particle beam application apparatus according to claim 8 or 9 ,
The scanning charged particle beam application apparatus, wherein the reference pattern image is a machining shape predicted from the design pattern value and a machining method.
請求項8または9に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該参照パターン像は、該設計パターン値および加工方法から予測される加工形状での該実パターンに対して許容される大小範囲を示したものであることを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
The scanning charged particle beam application apparatus according to claim 8 or 9 ,
The charged charged particle beam application apparatus characterized in that the reference pattern image shows a size range allowed for the actual pattern in a machining shape predicted from the design pattern value and a machining method. .
請求項2または9に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該データベース部の格納情報には、該設計パターンのCADデータもしくは該実パターン形成のシミュレーション結果、または該加工装置の加工条件を変更させるプロセス条件と加工結果の相関表のいずれかを含む記憶手段を備えることを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
The scanning charged particle beam application apparatus according to claim 2 or 9 ,
The storage information in the database unit includes storage means including either CAD data of the design pattern or simulation results of the actual pattern formation, or a correlation table of process conditions and processing results for changing the processing conditions of the processing apparatus. A scanning charged particle beam application apparatus comprising:
請求項12に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該記憶手段には、該プロセス条件として少なくともエネルギー線のフォーカス条件もしくは照射量またはレジスト処理のベーク温度および時間、引き置き時間またはエネルギー線照射での近接効果パラメータのいずれかを記憶するようにしたことを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
The scanning charged particle beam application apparatus according to claim 12 ,
The storage means stores at least one of energy beam focus condition or irradiation amount, resist processing baking temperature and time, holding time, or proximity effect parameter in energy beam irradiation as the process condition. Scanning charged particle beam application device characterized by
請求項1ないし13のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該加工装置は、電磁波もしくは荷電粒子線のいずれかを照射するエネルギー線照射装置であることを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
The scanning charged particle beam application apparatus according to any one of claims 1 to 13 ,
A scanning charged particle beam application apparatus, wherein the processing apparatus is an energy beam irradiation apparatus that irradiates either an electromagnetic wave or a charged particle beam.
請求項2ないし7または9ないし14のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該判断手段で、不良箇所とされた位置を表示系の画面上に明示するようにしたことを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
The scanning charged particle beam application apparatus according to any one of claims 2 to 7 or 9 to 14 ,
A scanning charged particle beam application apparatus characterized in that the position determined as a defective part is clearly indicated on a display system screen by the judging means.
請求項3ないし7または10ないし15のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線応用装置において、
該観察パターン像が複数の場合には、該判断パラメータを該複数の観察パターン像の相互間の距離、もしくは該複数の観察パターン像の面積の分布、または該複数の観察パターン像の形状のいずれかを用いることを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置。
The scanning charged particle beam application apparatus according to any one of claims 3 to 7 or 10 to 15 ,
When there are a plurality of observation pattern images, the determination parameter may be any of the distance between the plurality of observation pattern images, the distribution of the area of the plurality of observation pattern images, or the shape of the plurality of observation pattern images. A scanning charged particle beam application apparatus characterized by using the above.
レンズ系により、加工装置により設計パターンにしたがい加工された被加工基板上の実パターンに集束荷電粒子線を照射し、検出系により該荷電粒子線照射に伴って該被加工基板上の実パターンから発生する二次電子および/もしくは反射電子を捕獲し、信号処理系により該検出信号を二次元画像信号に変換処理し、表示系により該二次元画像信号を観察パターン像として表示する走査型荷電粒子線応用装置を用いる顕微方法であって、
該観察パターン像の同一表示画面上に判定条件の像を表示させ、該加工装置と該被加工基板に関する情報が格納されたデータベース部と該入出力部とをネットワークで接続し、該入出力部から該ネットワークを介して該加工装置の情報および該データベース部から該観察パターン像に基づき該実パターンを評価するための判定条件の像を受信し、該判定条件の像に基づき該観察パターン像を判断し、該判断結果を該入出力部から該ネットワークを介して該加工装置へ送信し、
該判定条件の像として判断パラメータを定め、更に、該判断パラメータには、該観察パターン像の長さおよび面積ならびに凹凸のうち、少なくとも一つを用い、
該判断パラメータとして凹凸を用いるときは、該観察パターンがホールパターンの場合は、該ホールパターンの重心から該ホールパターンの外周部又は内周部への長さの不揃いを用いて該判定条件の像と比較することを特徴とする走査型荷電粒子線応用装置を用いることを特徴とする顕微方法。
A focused charged particle beam is irradiated onto the actual pattern on the substrate processed by the processing apparatus according to the design pattern by the lens system, and the actual pattern on the processed substrate is irradiated with the charged particle beam irradiation by the detection system. Scanning charged particles that capture the generated secondary electrons and / or reflected electrons, convert the detection signal into a two-dimensional image signal by a signal processing system, and display the two-dimensional image signal as an observation pattern image by a display system A microscopic method using a wire application device,
An image of a determination condition is displayed on the same display screen of the observation pattern image, and the input / output unit is connected to the input / output unit by connecting the processing unit and a database unit storing information about the substrate to be processed to the input / output unit. From the processing device information and the database unit from the database, and receiving an image of a judgment condition for evaluating the actual pattern based on the observation pattern image, and obtaining the observation pattern image based on the image of the judgment condition Determining, and transmitting the determination result from the input / output unit to the processing device via the network ,
A determination parameter is set as an image of the determination condition, and at least one of the length and area of the observation pattern image and the unevenness is used as the determination parameter.
When unevenness is used as the determination parameter, when the observation pattern is a hole pattern, an image of the determination condition is obtained by using the unevenness of the length from the center of gravity of the hole pattern to the outer peripheral portion or the inner peripheral portion of the hole pattern. A microscopic method characterized by using a scanning charged particle beam application apparatus characterized by comparing with the above .
請求項17に記載の顕微方法において、該判定条件の像として、参照パターン像を用いることを特徴とする顕微方法。18. The microscopic method according to claim 17 , wherein a reference pattern image is used as the image of the determination condition. 半導体基板上に所望のパターンを複数の加工装置により加工し、請求項1ないし16のいずれか1項に記載の走査型荷電粒子線応用装置で検査し、半導体装置を形成する半導体装置製造方法であつて、
該加工装置を動作させる情報を該入出部からネットワークを介して自動的に受信する工程と、該加工装置で加工されたのち、該半導体基板上の実パターンを該走査型荷電粒子顕微鏡で観察し、観察パターン像として該表示系の画面に表示させ、且つ該メモリ部の設計パターンに基づく判定条件の像を該観察パターン像と同一画面に表示させる工程と、該加工された半導体基板に関する情報を格納したデータベース部から該観察パターン像を診断する判定条件の像を該入出部から受信する工程と、該観察パターン像と該判定条件の像とを対応させて該判断手段で判断する判断工程と、該判断結果を該入出部から該加工装置にネットワークを介して自動的に転送する工程と、該判断結果に基づき該加工装置を動作させるプロセス条件を変化させる工程とを含むことを特徴とする半導体装置製造方法。
A semiconductor device manufacturing method for forming a semiconductor device by processing a desired pattern on a semiconductor substrate using a plurality of processing devices, inspecting the scanning pattern with a scanning charged particle beam application device according to any one of claims 1 to 16. Atsute
A process of automatically receiving information for operating the processing apparatus from the input / output unit via a network, and after processing by the processing apparatus, an actual pattern on the semiconductor substrate is observed with the scanning charged particle microscope. Displaying an observation pattern image on the screen of the display system, and displaying an image of a determination condition based on the design pattern of the memory unit on the same screen as the observation pattern image, and information on the processed semiconductor substrate A step of receiving an image of a determination condition for diagnosing the observation pattern image from the stored database unit from the input / output unit; a determination step of determining the observation pattern image and the image of the determination condition in association with each other by the determination unit; , Automatically transferring the determination result from the input / output unit to the processing apparatus via a network, and changing a process condition for operating the processing apparatus based on the determination result Semiconductor device manufacturing method which comprises a degree.
請求項19記載の半導体装置製造方法において、複数の加工装置と、該走査型荷電粒子線応用装置を搬送機構により連結し、該半導体基板を該第一の加工装置から、該走査型荷電粒子線応用装置で構成する検査装置へ搬送し、該検査装置での検査終了後、該走査型荷電粒子線応用装置で構成する検査装置から該第二の加工装置へ自動搬送することを特徴とする半導体装置製造方法。20. The semiconductor device manufacturing method according to claim 19 , wherein a plurality of processing devices and the scanning charged particle beam application device are connected by a transport mechanism, and the semiconductor substrate is connected to the scanning charged particle beam from the first processing device. A semiconductor that is transported to an inspection apparatus configured by an application apparatus, and automatically transported from the inspection apparatus configured by the scanning charged particle beam application apparatus to the second processing apparatus after completion of the inspection by the inspection apparatus. Device manufacturing method.
JP21925498A 1998-08-03 1998-08-03 Scanning charged particle beam application apparatus, microscopic method using the same, and semiconductor device manufacturing method Expired - Fee Related JP4130012B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21925498A JP4130012B2 (en) 1998-08-03 1998-08-03 Scanning charged particle beam application apparatus, microscopic method using the same, and semiconductor device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21925498A JP4130012B2 (en) 1998-08-03 1998-08-03 Scanning charged particle beam application apparatus, microscopic method using the same, and semiconductor device manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000058410A JP2000058410A (en) 2000-02-25
JP4130012B2 true JP4130012B2 (en) 2008-08-06

Family

ID=16732646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21925498A Expired - Fee Related JP4130012B2 (en) 1998-08-03 1998-08-03 Scanning charged particle beam application apparatus, microscopic method using the same, and semiconductor device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4130012B2 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4218171B2 (en) 2000-02-29 2009-02-04 株式会社日立製作所 Scanning electron microscope, matching method, and computer-readable recording medium recording program
JP4505107B2 (en) * 2000-04-25 2010-07-21 株式会社アドバンテスト Electron beam length measuring device and length measuring method
JP4090683B2 (en) 2000-11-27 2008-05-28 株式会社東芝 Pattern evaluation method, pattern evaluation apparatus, and computer-readable recording medium
JP4510327B2 (en) * 2001-05-29 2010-07-21 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 Layer misalignment evaluation method and apparatus based on CAD information
JP3870044B2 (en) 2001-07-25 2007-01-17 株式会社日立製作所 Pattern inspection method and pattern inspection apparatus
JP2004219876A (en) * 2003-01-17 2004-08-05 Toppan Printing Co Ltd Correction drawing method in lap drawing
JP4593236B2 (en) 2004-10-29 2010-12-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ Dimensional measurement scanning electron microscope system, circuit pattern shape evaluation system and method
JP2006234588A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Hitachi High-Technologies Corp Pattern measuring method and pattern measuring device
JP2006275921A (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Toshiba Corp Pattern evaluation method and program
JP4975263B2 (en) * 2005-03-31 2012-07-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ Hall roughness measuring method and apparatus
JP4695942B2 (en) * 2005-08-22 2011-06-08 株式会社ニューフレアテクノロジー Data validation method
JP2007263899A (en) * 2006-03-30 2007-10-11 Toppan Printing Co Ltd Device for measuring pattern shape, and pattern shape measuring method
JP4301261B2 (en) * 2006-07-10 2009-07-22 株式会社日立製作所 Pattern matching method and apparatus
JP4505551B2 (en) * 2010-01-22 2010-07-21 株式会社アドバンテスト Electron beam length measuring device and length measuring method
JP5463334B2 (en) * 2011-08-23 2014-04-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ Pattern measuring method and pattern measuring apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000058410A (en) 2000-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4130012B2 (en) Scanning charged particle beam application apparatus, microscopic method using the same, and semiconductor device manufacturing method
US9390490B2 (en) Method and device for testing defect using SEM
US8767038B2 (en) Method and device for synthesizing panorama image using scanning charged-particle microscope
JP5525421B2 (en) Image capturing apparatus and image capturing method
JP3971937B2 (en) Exposure condition monitoring method and apparatus, and semiconductor device manufacturing method
US7352195B2 (en) Electron beam apparatus with detailed observation function and sample inspecting and observing method using electron beam apparatus
JP4685599B2 (en) Circuit pattern inspection device
US20150146967A1 (en) Pattern evaluation device and pattern evaluation method
JP2007218711A (en) Method for measuring measurement target pattern using electron microscope device
JP7427744B2 (en) Image processing program, image processing device, image processing method, and defect detection system
JP2018181407A (en) Multi-charged particle beam inspection device and multi-charged particle beam inspection method
JP2000161948A (en) Apparatus and method for inspecting circuit pattern
JP4078257B2 (en) Sample size measuring method and charged particle beam apparatus
JP4041630B2 (en) Circuit pattern inspection apparatus and inspection method
KR20190034332A (en) Pattern measuring device, and computer program
JP3836735B2 (en) Circuit pattern inspection device
JP2005181347A (en) Inspection device, inspection system and inspection method for circuit pattern
US7834316B2 (en) Method for adjusting imaging magnification and charged particle beam apparatus
JP3493312B2 (en) Circuit pattern inspection apparatus and inspection method
JP3665194B2 (en) Circuit pattern inspection method and inspection apparatus
JP6207893B2 (en) Template creation device for sample observation equipment
JP2007281500A (en) Inspection device, inspection system and inspection method for circuit pattern
JP2004048002A (en) Circuit-pattern inspecting apparatus and method
JP2000164661A (en) Inspection device of circuit pattern
JP2007234778A (en) Electron beam pattern inspection apparatus, and method of setting inspection condition therefor, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050310

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080115

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080229

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20080229

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080422

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080520

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110530

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110530

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110530

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120530

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120530

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130530

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140530

Year of fee payment: 6

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees