JP5463334B2 - Pattern measuring method and pattern measuring apparatus - Google Patents

Pattern measuring method and pattern measuring apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5463334B2
JP5463334B2 JP2011181115A JP2011181115A JP5463334B2 JP 5463334 B2 JP5463334 B2 JP 5463334B2 JP 2011181115 A JP2011181115 A JP 2011181115A JP 2011181115 A JP2011181115 A JP 2011181115A JP 5463334 B2 JP5463334 B2 JP 5463334B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
image
design data
measurement target
acquired
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.)
Active
Application number
JP2011181115A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011232359A (en
Inventor
拓路 酢谷
良一 松岡
秀俊 諸熊
仁 小室
明之 杉山
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.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies 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 Hitachi High Technologies Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2011181115A priority Critical patent/JP5463334B2/en
Publication of JP2011232359A publication Critical patent/JP2011232359A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5463334B2 publication Critical patent/JP5463334B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Description

本発明は、パターン測定方法,パターン測定装置、及びプログラムに係り、特に取得された画像内のパターンを測定する方法,装置、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a pattern measurement method, a pattern measurement device, and a program, and more particularly to a method, device, and program for measuring a pattern in an acquired image.

CAD(Computer Aided Design)データを用いて、半導体集積回路上のパターンを測定することが知られている。CADデータのような設計データは、半導体素子が本来あるべき理想的な形状を示すものであるため、CADデータと実際に形成されたパターンを比較することによって、半導体製造プロセスの評価が可能となる。特許文献1や特許文献2には、検査対象パターンと基準パターンのエッジ検出を行い、検出されたエッジを比較することによって、設計データに対するパターンの変形量を検出することが開示されている。   It is known to measure a pattern on a semiconductor integrated circuit using CAD (Computer Aided Design) data. Since design data such as CAD data indicates an ideal shape that a semiconductor element should originally be, it is possible to evaluate a semiconductor manufacturing process by comparing CAD data with an actually formed pattern. . Patent Documents 1 and 2 disclose that the pattern deformation amount with respect to the design data is detected by performing edge detection of the inspection target pattern and the reference pattern and comparing the detected edges.

特開2001−338304号公報JP 2001-338304 A 特開2002−31525号公報JP 2002-31525 A

上述のように、実際に形成されたパターンは、製造プロセスの影響によって、設計データとは異なる形状を示す。半導体ウェハ上には種々の形状のパターンが多数形成されているが、設計データと実際のパターン間の位置あわせするための確たる基準がなく、設計データが示す理想パターンに対し、測定対象パターンがどの程度ずれて形成されているのか、或いはどの程度変形しているのか等を何らかの基準に基づいて、測定することができなかった。   As described above, the actually formed pattern exhibits a shape different from the design data due to the influence of the manufacturing process. Many patterns of various shapes are formed on the semiconductor wafer, but there is no definite standard for alignment between the design data and the actual pattern. Which pattern is to be measured against the ideal pattern indicated by the design data? It was not possible to measure the degree of deformation or the degree of deformation based on some criteria.

上述のような問題を解決するため、アドレッシングパターン等の測定個所から離間した位置に形成され、走査電子顕微鏡等によって得られる画像上の基準パターンの位置情報と、設計データに基づいて検出される基準パターンと測定個所の位置関係の情報に基づいて、走査電子顕微鏡等による測定個所の基準位置を設定する。   In order to solve the above problems, the reference pattern is formed based on the position information of the reference pattern on the image formed by a scanning electron microscope or the like, and is detected based on the design data. Based on the positional relationship information between the pattern and the measurement location, a reference location of the measurement location by a scanning electron microscope or the like is set.

以上のような構成によれば、走査電子顕微鏡等によって得られた画像から基準パターンの位置を検出し、この点を基準として設計データに基づく、測定の基準位置の設定を行っているため、理想的なパターン形成個所或いはパターン形状から、実際のパターンがどの程度ずれて形成されているか、或いはどの程度、変化して形成されているかの測定をSEM像に基づく位置情報と、設計データに基づいて行うことが可能となる。   According to the above configuration, the position of the reference pattern is detected from the image obtained by a scanning electron microscope or the like, and the measurement reference position is set based on the design data using this point as a reference. Measurement of how much the actual pattern has been formed or changed from the actual pattern formation location or pattern shape based on the positional information based on the SEM image and the design data Can be done.

走査電子顕微鏡の概略を示す図。The figure which shows the outline of a scanning electron microscope. 回路設計データとパターンとを重ね合わせた例を示す図。The figure which shows the example which superimposed the circuit design data and the pattern. 回路設計データを中心とした測長レシピ作成から評価までのフローチャート。Flowchart from length measurement recipe creation centering on circuit design data to evaluation. 画像取得点の例。Examples of image acquisition points. ボックス・イン・ボックスパターンの一例を示す図。The figure which shows an example of a box in box pattern. 設計データがウェハ上のチップの何処に対応するかを説明する図。The figure explaining where the design data corresponds to the chip | tip on a wafer. 設計データとウェハ上の位置との距離を定めるのに用いたパターンの一例を示す図。The figure which shows an example of the pattern used for defining the distance of design data and the position on a wafer. 第一アドレッシング点と画像取得点との位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship of a 1st addressing point and an image acquisition point. 第二アドレッシング点を検索する例を示す図。The figure which shows the example which searches a 2nd addressing point. 検索された第二アドレッシング点と画像取得点との位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship of the searched 2nd addressing point and image acquisition point. 図10の回路設計データ上における具体例を示す図。The figure which shows the specific example on the circuit design data of FIG. 第二アドレッシング点にてSEM像と回路設計データの位置をあわせた例を示す図。The figure which shows the example which united the position of SEM image and circuit design data in the 2nd addressing point. 図12から画像取得点を切り出した例を示す図。The figure which shows the example which cut out the image acquisition point from FIG. 図13によって得られた画像から測長個所を決定する例を示す図。FIG. 14 is a diagram showing an example of determining a length measurement location from the image obtained in FIG. ウェハ上に存在しない仮想的な線分とパターンとの間の距離を測長した例を示す図。The figure which shows the example which measured the distance between the virtual line segment which does not exist on a wafer, and a pattern. 図15において測長を行った場所とそこにおける二次電子信号強度を示す図。The figure which shows the place which performed length measurement in FIG. 15, and the secondary electron signal strength in there. 測長SEMレシピの詳細情報設定の流れを説明するフローチャート。The flowchart explaining the flow of the detailed information setting of a length measurement SEM recipe. 作成されたレシピの概念図である。It is a conceptual diagram of the created recipe.

以下に走査形電子顕微鏡(以下Scanning Electron Microscope:SEMと呼ぶ)の概略を説明する。図1の電子光学系は荷電粒子である電子を放出する荷電粒子源(電子銃)1から発せられる該荷電粒子線(電子ビーム)2をレンズ3により試料4上に集束させて任意の順序で走査することができる。電子線の照射により試料4の表面において発生する二次粒子(例えば二次電子)5は二次粒子検出系6により検出され、画像データとして画像演算制御の機能も持たせた制御系7(制御プロセッサ)に入力される。試料4はX−Y−Zステージ8により3次元方向すべての方向に移動可能である。制御系7は、荷電粒子源(電子銃)1,レンズ3,二次粒子検出系6,X−Y−Zステージ8、および画像表示装置9の制御も行う。   The outline of a scanning electron microscope (hereinafter referred to as Scanning Electron Microscope: SEM) will be described below. The electron optical system of FIG. 1 focuses the charged particle beam (electron beam) 2 emitted from a charged particle source (electron gun) 1 that emits electrons as charged particles onto a sample 4 by a lens 3 in an arbitrary order. Can be scanned. A secondary particle (for example, secondary electrons) 5 generated on the surface of the sample 4 by the electron beam irradiation is detected by a secondary particle detection system 6, and a control system 7 (control) having a function of image calculation control as image data. Processor). The sample 4 can be moved in all three-dimensional directions by the XYZ stage 8. The control system 7 also controls the charged particle source (electron gun) 1, the lens 3, the secondary particle detection system 6, the XYZ stage 8, and the image display device 9.

本例の場合、電子ビーム2は、図示しない走査コイルで試料4上を二次元的(X−Y方向)に走査される。二次粒子検出系6内の二次電子検出器で検出された信号は、制御系7内の信号増幅器で増幅された後、画像メモリに転送されて画像表示装置9に試料像として表示される。二次信号検出器は二次電子や反射電子を検出するものであっても、光やX線を検出するものであっても良い。   In the case of this example, the electron beam 2 is scanned two-dimensionally (XY direction) on the sample 4 by a scanning coil (not shown). The signal detected by the secondary electron detector in the secondary particle detection system 6 is amplified by a signal amplifier in the control system 7 and then transferred to the image memory and displayed on the image display device 9 as a sample image. . The secondary signal detector may detect secondary electrons or reflected electrons, or may detect light or X-rays.

なお、画像メモリのメモリ位置に対応したアドレス信号が、制御系7内、或いは別に設置されたコンピュータ内で生成され、アナログ変換された後に、走査コイルに供給される。X方向のアドレス信号は、例えば画像メモリが512×512画素(pixel)の場合、0から512を繰り返すデジタル信号であり、Y方向のアドレス信号は、X方向のアドレス信号が0から512に到達したときにプラス1される0から512の繰り返しのデジタル信号である。これがアナログ信号に変換される。   An address signal corresponding to the memory location of the image memory is generated in the control system 7 or in a separately installed computer, converted to analog, and then supplied to the scanning coil. The address signal in the X direction is a digital signal that repeats from 0 to 512, for example, when the image memory has 512 × 512 pixels, and the address signal in the Y direction reaches the address signal in the X direction from 0 to 512. It is a digital signal repeated from 0 to 512 that is sometimes incremented by one. This is converted into an analog signal.

画像メモリのアドレスと電子ビームを走査するための偏向信号のアドレスが対応しているので、画像メモリには走査コイルによる電子線の偏向領域の二次元像が記録される。なお、画像メモリ内の信号は、読み出しクロックで同期された読み出しアドレス生成回路で時系列に順次読み出すことができる。アドレスに対応して読み出された信号はアナログ変換され、画像表示装置9の輝度変調信号となる。   Since the address of the image memory corresponds to the address of the deflection signal for scanning the electron beam, a two-dimensional image of the deflection region of the electron beam by the scanning coil is recorded in the image memory. Note that signals in the image memory can be sequentially read out in time series by a read address generation circuit synchronized with a read clock. A signal read corresponding to the address is converted into an analog signal and becomes a luminance modulation signal of the image display device 9.

制御系7には、図示しない入力装置が設けられ、画像の取り込み条件(走査速度,画像積算枚数)や視野補正方式などの指定、および画像の出力や保存などを指定することができる。   The control system 7 is provided with an input device (not shown), and can specify an image capturing condition (scanning speed, the total number of images), a field of view correction method, and output and storage of images.

また本例で説明する装置は、検出された二次電子或いは反射電子等に基づいて、ラインプロファイルを形成する機能を備えている。ラインプロファイルは一次電子線を一次元、或いは二次元走査したときの電子検出量、或いは試料像の輝度情報等に基づいて形成されるものであり、得られたラインプロファイルは、例えば半導体ウェハ上に形成されたパターンの寸法測定等に用いられる。   The apparatus described in this example has a function of forming a line profile based on detected secondary electrons or reflected electrons. The line profile is formed based on the amount of detected electrons when the primary electron beam is scanned one-dimensionally or two-dimensionally or the luminance information of the sample image. The obtained line profile is, for example, on a semiconductor wafer. It is used for measuring the dimension of the formed pattern.

なお、図1の説明は制御系7が走査電子顕微鏡と一体、或いはそれに準ずるものとして説明したが、無論それに限られることはなく、走査電子顕微鏡鏡体とは別に設けられた制御プロセッサで以下に説明するような処理を行っても良い。その際には二次信号検出器で検出される検出信号を制御プロセッサに伝達したり、制御プロセッサから走査電子顕微鏡のレンズや偏向器等に信号を伝達する伝達媒体と、当該伝達媒体経由で伝達される信号を入出力する入出力端子が必要となる。   In the description of FIG. 1, the control system 7 is described as being integrated with or equivalent to the scanning electron microscope. However, the control system 7 is of course not limited thereto, and is a control processor provided separately from the scanning electron microscope body. Processing as described may be performed. In that case, the detection signal detected by the secondary signal detector is transmitted to the control processor, the transmission medium for transmitting the signal from the control processor to the lens or deflector of the scanning electron microscope, and the transmission medium. An input / output terminal for inputting / outputting a received signal is required.

更に、本例装置は、例えば半導体ウェハ上の複数点を観察する際の条件(測定個所,走査電子顕微鏡の光学条件等)を予めレシピとして記憶しておき、そのレシピの内容に従って、測定や観察を行う機能を備えている。   Furthermore, the apparatus of this example stores in advance, for example, conditions for observing a plurality of points on a semiconductor wafer (measurement locations, optical conditions of a scanning electron microscope, etc.) as a recipe, and measures and observes according to the contents of the recipe. The function to perform.

また、以下に説明する処理を行うプログラムを記憶媒体に登録しておき、走査電子顕微鏡に必要な信号を供給する制御プロセッサで、当該プログラムを実行するようにしても良い。即ち、以下に説明する例は画像プロセッサを備えた走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に採用可能なプログラム、或いはプログラムプロダクトとしての説明でもある。   Further, a program for performing the processing described below may be registered in a storage medium, and the program may be executed by a control processor that supplies necessary signals to the scanning electron microscope. That is, the example described below is also an explanation as a program or a program product that can be employed in a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope equipped with an image processor.

更に、制御系7には、半導体ウェハ上のパターンの設計データを記憶し、SEMの制御に必要なデータに変換する設計データ管理部10を備えている。当該設計データ管理部10は、図示しない入力装置等によって入力された半導体パターンの設計データに基づいて、上記SEMを制御するレシピを作成する機能を備えている。また、制御系7から伝達される信号に基づいて、レシピを書き換える機能をも備えている。なお、本例の説明では設計データ管理部10が、制御系7と別体のものとして説明するが、これに限られることはなく、制御系7と設計データ管理部10が一体であっても良い。   Further, the control system 7 includes a design data management unit 10 that stores design data of the pattern on the semiconductor wafer and converts it into data necessary for SEM control. The design data management unit 10 has a function of creating a recipe for controlling the SEM based on design data of a semiconductor pattern input by an input device (not shown) or the like. Further, it has a function of rewriting a recipe based on a signal transmitted from the control system 7. In the description of this example, the design data management unit 10 is described as a separate unit from the control system 7. However, the present invention is not limited to this, and the control system 7 and the design data management unit 10 may be integrated. good.

本例においては試料4として、半導体製品を製造する工程の中にあるウェハとした。リソグラフィー工程によりウェハ上に形成されたレジストパターンを用いた。その比較対象として、そのパターンのもととなる半導体回路設計データ(CADデータ)を用いた。ここで用いる半導体回路設計データとは、最終的に半導体回路パターンとして所望される理想のパターン形状である。なお、以下の説明は、検査対象を半導体ウェハとしたが、設計データと評価したい対象が対をなしていればこれに限ることはない。また、回路設計データは、回路設計データを表示するソフトウェアがそのフォーマット形式を表示でき図形データとして取り扱うことができれば、その種類は問わない。   In this example, the sample 4 was a wafer in the process of manufacturing a semiconductor product. A resist pattern formed on the wafer by a lithography process was used. As the comparison object, semiconductor circuit design data (CAD data) that is the basis of the pattern was used. The semiconductor circuit design data used here is an ideal pattern shape finally desired as a semiconductor circuit pattern. In the following description, the inspection object is a semiconductor wafer, but the present invention is not limited to this as long as the design data and the object to be evaluated are paired. The circuit design data may be of any type as long as the software that displays the circuit design data can display the format and handle it as graphic data.

〔実施例〕
従来、測長SEMにおいて測長点は観測者が手動で指定していた。そのためウェハ上においてその測長点の場所を探し出す必要があったが、ウェハ上において指定された箇所を探し出すのは非常に困難である。測長点が指定された後、観測者はその測長点毎にアドレッシング点,オート・フォーカス点などの測長SEMのレシピ作成に必要な条件を個別に設定する必要があり、観測者の習熟度に依存せざるを得なかった。
〔Example〕
Conventionally, in the length measurement SEM, the length measurement point is manually designated by the observer. Therefore, it is necessary to find the location of the measurement point on the wafer, but it is very difficult to find the designated location on the wafer. After the measurement points are specified, the observer needs to set the conditions necessary for creating the measurement SEM recipe such as addressing points and auto focus points for each measurement point. I had to depend on the degree.

さらに測長レシピを作成するために測長SEMとウェハが無ければならないという制限があるため効率的な作業が行えなかった。例えば、アドレッシング点としてあるパターンを選択しても、それが実際に適切かどうかは実際にウェハ上のパターンとマッチングさせなければわからない。このような試行錯誤を繰り返すことで測長SEMによる計測レシピが作成されるが、それに要する時間が多くなること自体が効率の低下を意味し、さらにレシピ作成中にも測長SEMを使用しなければならず、その間に他の測定を行うことができないという点でも効率が悪い。   Further, since there is a restriction that a length measurement SEM and a wafer must be present in order to create a length measurement recipe, an efficient operation cannot be performed. For example, even if a pattern is selected as an addressing point, it is not known if it is actually appropriate unless it is actually matched with the pattern on the wafer. By repeating such trial and error, a measurement recipe using a length measurement SEM is created. However, the time required for the measurement recipe itself itself means a reduction in efficiency, and the length measurement SEM must also be used during recipe creation. It is also inefficient in that other measurements cannot be performed during that time.

また近年半導体デバイスの製造デザインルールが小さくなるに従い、パターン幅より短い露光波長を用いるため必然的に光近接効果(Optical Proximity Effect)が大きくなり、それを補正する光近接効果補正(Optical Proximity Correct)技術が重要になってきている。光近接効果とは同じマスク幅を持つパターンにおいても、そのパターンが置かれる環境においてはウェハ上に得られるパターン幅が異なるという現象である。   Also, as the manufacturing design rules for semiconductor devices have become smaller in recent years, the optical proximity effect (Optical Proximity Effect) inevitably increases because an exposure wavelength shorter than the pattern width is used, and the optical proximity effect correction (Optical Proximity Correct) corrects it. Technology is becoming important. The optical proximity effect is a phenomenon that even in a pattern having the same mask width, the pattern width obtained on the wafer differs in the environment where the pattern is placed.

ここでいう環境とは例えば、パターンピッチである。密な環境にあるパターンにおいて、マスク上のパターン幅とウェハ上のパターン幅が同じ寸法となる条件においては粗な環境にある孤立的なパターンはその寸法が細くなる。このような現象を光近接効果といいこの効果を補正する技術が光近接効果補正である。孤立パターンのマスク幅を太くすることでウェハ上のパターン幅が密パターンの幅と同じになるように調節することができる。   The environment here is, for example, a pattern pitch. In a pattern in a dense environment, an isolated pattern in a rough environment has a small dimension under the condition that the pattern width on the mask and the pattern width on the wafer have the same dimension. Such a phenomenon is called an optical proximity effect, and a technique for correcting this effect is optical proximity effect correction. By increasing the mask width of the isolated pattern, the pattern width on the wafer can be adjusted to be the same as the width of the dense pattern.

このような簡単な光近接効果補正を評価するにはパターン幅を測長することができれば評価できたが、近年さらに高精度な光近接効果補正を行うためパターンの形状を計測する評価手法も提案されている。その一つの具体例としてはある基準に対するパターンの位置を計測するものである。   In order to evaluate this simple optical proximity effect correction, it was possible to measure if the pattern width could be measured, but in recent years we have also proposed an evaluation method for measuring the shape of the pattern to perform more accurate optical proximity effect correction Has been. As one specific example, the position of the pattern with respect to a certain reference is measured.

この場合設計データとウェハ上のパターンを正確に重ね合わせる事ができた例が図2であるとする。この場合両者の寸法を測定することができるのはもちろんであるが、さらに両者の位置関係を計測することも可能となる。位置を計測することができればパターン幅以上の情報が得られるため、その情報を用いることにより、より高精度な光近接効果補正に役立てる事ができると期待される。ウェハ上にはそのような基準が無いのでパターンの位置を計測することは困難であったが、測長SEMにより取得された画像に回路設計データをウェハパターンと重ね合わせることでこのような計測が可能となる。   In this case, FIG. 2 shows an example in which the design data and the pattern on the wafer can be accurately superimposed. In this case, it is of course possible to measure both dimensions, but it is also possible to measure the positional relationship between the two. If the position can be measured, information greater than the pattern width can be obtained, and it is expected that the information can be used for more accurate optical proximity correction. Since there is no such reference on the wafer, it is difficult to measure the position of the pattern, but this measurement can be performed by superimposing the circuit design data on the wafer pattern on the image acquired by the length measurement SEM. It becomes possible.

以下、図3に示すフローチャートを用いて本例を大まかに説明する。まずは回路設計データを利用して検査をすべき評価点を定める。その各評価点について、SEMで計測を行うためのレシピを作成する。作成されたレシピを用いて検査対象物であるウェハ上の評価点の画像を測長SEMにて取得する。取得された画像を回路設計データと比較することで評価を行う。本例において、この比較は回路設計データと行ったが、これに限るものではなく比較可能である基準的なパターンであればこれに限るものではない。例えば、設計データをもとに得られたシミュレーション像と測長SEMにより取得された画像と比較しても構わない。   Hereinafter, this example will be roughly described with reference to the flowchart shown in FIG. First, evaluation points to be inspected are determined using circuit design data. For each evaluation point, a recipe for measuring with the SEM is created. Using the created recipe, an image of an evaluation point on the wafer, which is an inspection object, is acquired by a length measurement SEM. Evaluation is performed by comparing the acquired image with circuit design data. In this example, this comparison is performed with circuit design data. However, the present invention is not limited to this, and is not limited to this as long as it is a reference pattern that can be compared. For example, a simulation image obtained based on the design data may be compared with an image acquired by the length measurement SEM.

以下、図3に示すフローチャートの各ステップを段階的に説明する。本例において評価に用いた設計データは最小線幅が90nmであるパターンを対象とした回路設計パターンを模したものをGDSIIフォーマットにて作成したものを用いた。この疑似回路設計パターンの中において評価点を定めるステップでは、リソグラフィー工程後のウェハを検査するとして、リソグラフィーシミュレーターを用いた。   Hereinafter, each step of the flowchart shown in FIG. 3 will be described step by step. The design data used for the evaluation in this example was created using a GDSII format that imitated a circuit design pattern for a pattern having a minimum line width of 90 nm. In the step of determining evaluation points in the pseudo circuit design pattern, a lithography simulator was used to inspect the wafer after the lithography process.

他の工程後に得られるウェハを検査する場合には対応するシミュレーターを用いる事により検査箇所を求めればよく、例えばエッチング工程後のパターンにはエッチングシミュレーターを用いて検査箇所を定めることができる。本例においてはリソグラフィーシミュレーターとしてSigma−C社のSolid−Cを用いた。このシミュレーターでは回路設計パターンであるGDSIIフォーマット形式のデータを直接取り扱うことが可能であり、その回路設計パターンからリソグラフィー工程のプロセス条件を用いれば、その回路設計パターンがリソグラフィー工程後にウェハ上にどのようなパターンとして得られるかを与えることが可能である。   In the case of inspecting a wafer obtained after another process, an inspection location may be obtained by using a corresponding simulator. For example, an inspection location can be determined using an etching simulator for a pattern after an etching process. In this example, Solid-C manufactured by Sigma-C was used as a lithography simulator. This simulator can directly handle GDSII format data, which is a circuit design pattern, and if the process conditions of the lithography process are used from the circuit design pattern, what kind of circuit design pattern is applied to the wafer after the lithography process? It can be given as a pattern.

シミュレーションの条件として、193nmの露光波長を用い、投影光学系の縮小比1/4,露光波長193nm,NA:0.73,コヒーレンスファクタσ:0.75,輪帯遮蔽率ε:0.67,設定露光量28mJ/cm2という条件を用いた。これは後ほど作成するウェハと同じ条件である。シミュレーションにより得られたパターン形状から不良の原因となりそうな箇所を選択するためにデザインルールチェッカーを用いた。これは、シミュレーションにより形成されたパターンの中から寸法が短くなってしまう箇所を自動的に検出するツールである。本例においてはMentor Graphics社のCalibreに内蔵されるデザインルールチェッカーを用いた。デザインルールである90nmに対して、線幅が80nm以下と100nm以上に仕上がっている箇所を危険箇所としてデザインルールチェッカーにより検出する。今回は線幅についてのみ危険箇所として抽出したが、それ以外の項目において危険箇所を抽出しても構わない。検出された危険箇所は回路設計パターン上の座標として出力された。 As the conditions for the simulation, an exposure wavelength of 193 nm was used, the reduction ratio of the projection optical system was 1/4, the exposure wavelength was 193 nm, NA: 0.73, coherence factor σ: 0.75, annular shielding rate ε: 0.67, The condition of a set exposure amount of 28 mJ / cm 2 was used. This is the same condition as a wafer to be created later. A design rule checker was used to select a location that could cause a defect from the pattern shape obtained by simulation. This is a tool for automatically detecting a part whose dimension is shortened from a pattern formed by simulation. In this example, the design rule checker built in Caliber of Mentor Graphics was used. With respect to 90 nm which is the design rule, the design rule checker detects a part where the line width is 80 nm or less and 100 nm or more as a dangerous part. This time, only the line width is extracted as the dangerous part, but the dangerous part may be extracted in other items. The detected dangerous location was output as coordinates on the circuit design pattern.

即ち、デザインルールである90nmに対して、80nmと100nmを、それぞれ上下限のしきい値として設定し、当該しきい値以上、或いはそれを超えた個所を、危険個所として抽出し、設計データに基づいて、当該部分の座標を出力するようにした。本例では、設計データ管理部10に備えられた表示装置、或いは画像表示装置9にその情報を表示するようにした。このような表示を行うようにすれば、複数のパターンが混在する半導体ウェハ上のどこに測長個所(評価点)を設定すれば良いかの判断が容易になる。また、設計データ管理部10、或いは制御系7に、ポインティングデバイス等の入力装置を備えておき、危険個所として抽出された個所の中から、所望の個所を、測長個所として選択するような構成としても良い。そしてこの選択によって、自動的にレシピが書き換えられるような構成にしておけば、操作者は危険個所の中から、自身の経験則に基づいて、測長すべき個所を指定することができるので、危険個所の適切な選択と、評価時間の効率化の両立を図ることが可能となる。なお、検出された危険個所を自動的に測長対象個所としてレシピへ記録し、その中から不要な測長個所を後から削除するような構成としても良い。   That is, for the design rule of 90 nm, 80 nm and 100 nm are respectively set as upper and lower threshold values, and those points that are equal to or higher than the threshold value are extracted as dangerous points, and are used as design data. Based on this, the coordinates of the part are output. In this example, the information is displayed on the display device provided in the design data management unit 10 or the image display device 9. If such display is performed, it is easy to determine where the length measurement point (evaluation point) should be set on the semiconductor wafer in which a plurality of patterns are mixed. Further, the design data management unit 10 or the control system 7 is provided with an input device such as a pointing device, and a desired location is selected as a length measurement location from locations extracted as dangerous locations. It is also good. And if this recipe is configured so that the recipe can be automatically rewritten, the operator can specify the location to be measured from the dangerous locations based on his own rule of thumb. It is possible to achieve both the appropriate selection of the dangerous place and the efficiency of the evaluation time. The detected dangerous location may be automatically recorded in the recipe as a length measurement target location, and unnecessary length measurement locations may be deleted later.

次にそれら出力された座標を測長SEMにて検査する為のレシピを作成する。測長SEMにて評価点の測長を行うには、評価点の座標だけでなくステージ座標とチップ座標を補正するグローバルアライメント点、そこにたどり着くまで段階を踏んで位置補正を行うためのアドレッシング点,オート・フォーカス,オート・スティグマを行う場所、などを評価点の置かれた環境により、設定条件を変える必要がある。   Next, a recipe for inspecting the output coordinates with the length measuring SEM is created. In order to measure the evaluation points with the length measurement SEM, not only the coordinates of the evaluation points, but also the global alignment points that correct the stage coordinates and the chip coordinates, and the addressing points that are used to correct the position step by step until it is reached. It is necessary to change the setting conditions depending on the environment where the evaluation points are set, such as where to perform auto focus and auto stigma.

本例においては、これらのうち、アドレッシング点とオート・フォーカス,オート・スティグマ点については設計データから自動的にその領域を定める。   In this example, among these, the addressing point, auto focus, and auto stigma point are automatically determined from the design data.

また、設計データをアドレッシングテンプレートとして取り扱うことができるため、測長を実施するウェハが無くても測定レシピを作成することが可能となった。上記座標以外についての設定(アドレッシング点ならびに測長点における倍率,加速電圧,試料電流,電子光学系条件,コントラスト条件)については測定条件として測長者が指定した。なぜならこれらの設定は回路設計データから決められるものではなく測長者が決定すべき情報であるからである。   In addition, since the design data can be handled as an addressing template, it is possible to create a measurement recipe without a wafer to be measured. The length measurer specified the measurement conditions other than the above coordinates (magnification at the addressing point and length measurement point, acceleration voltage, sample current, electron optical system condition, contrast condition). This is because these settings are not determined from the circuit design data, but are information to be determined by the length measuring person.

測長SEMのレシピとしては、まずグローバルアライメントを行い、ウェハとウェハ上に形成されたチップの間の座標補正をする。これにより、測長SEM上でチップ上での座標を使えるようになる。次に各危険箇所の画像を取得するが、本発明においてはアドレッシングを二段階にて行う。最初のアドレッシングにおいて、測長SEMのステージ精度による誤差を補正し、次なるアドレッシングでは測長すべきパターンの位置を補正する。本発明に用いた測長SEMのステージ停止精度が保証される範囲が4μmの範囲であるので、第一アドレッシング点においては視野領域(正方形)の一辺が6.75μmとなる倍率20Kに固定した。もちろん、これ以下の倍率すなわち一辺が4μm以上である視野領域にてアドレッシングをしても構わないが、今回はこの倍率を第一アドレッシング点での倍率とした。   As a recipe for the length measurement SEM, first, global alignment is performed, and coordinate correction between a wafer and a chip formed on the wafer is performed. As a result, the coordinates on the chip can be used on the length measurement SEM. Next, an image of each dangerous place is acquired. In the present invention, addressing is performed in two stages. In the first addressing, an error due to the stage accuracy of the length measurement SEM is corrected, and in the next addressing, the position of the pattern to be measured is corrected. Since the range in which the stage stop accuracy of the length measuring SEM used in the present invention is guaranteed is 4 μm, the first addressing point is fixed at a magnification of 20 K at which one side of the visual field area (square) is 6.75 μm. Of course, addressing may be performed at a magnification smaller than this, that is, in a visual field region where one side is 4 μm or more, but this magnification is used as the magnification at the first addressing point this time.

このように、第一アドレッシング点は使用する測長SEMのステージ停止精度に依存する。第二アドレッシング点については最終的な測長箇所と同じ視野内にあるものを選択する。以下の説明では2048×2048の画素数にて保存する場合の例について説明する。SEM像における一画素あたりの面積を同じにするならば、512×512の画素数で画像を保存する場合と比較して、視野の一辺として4倍、面積では16倍の領域を持つSEM画像を取得できる。この2048×2048の領域に測長箇所を含めるのはもちろんだが、それに加えて第二アドレッシング点も含めるようにする。最終的に取得したい画像を512×512の画素数で一辺900nmとした。これは倍率でいうと150Kに相当するが、倍率はこれに限らず、所望の分解能が得られる倍率であればこれに限定されるものではない。   Thus, the first addressing point depends on the stage stop accuracy of the length measuring SEM to be used. For the second addressing point, select the one in the same field of view as the final length measurement point. In the following description, an example in the case of saving with 2048 × 2048 pixels will be described. If the area per pixel in the SEM image is the same, an SEM image having an area four times as large as one side of the field of view and 16 times larger in area than the case of storing an image with 512 × 512 pixels. You can get it. Of course, the length measurement point is included in this 2048 × 2048 region, but in addition to that, the second addressing point is also included. The image to be finally acquired was set to 900 nm on a side with 512 × 512 pixels. This corresponds to 150K in terms of magnification, but the magnification is not limited to this, and is not limited to this as long as the desired resolution can be obtained.

本例においてはこの倍率で所望の分解能が得られる事が事前にわかっていたのでこの倍率を用いた。この条件下では第二アドレッシング点としてはこの一辺900nmの正方形領域を含み、その一辺が900nmの四倍すなわち3600nmの正方形領域となる。取得画像の一辺あたりの画素数を四倍にしたので画像領域も辺として四倍となるためである。この領域の画像を取得し、この領域内の適当な場所・適当な領域において回路設計データとSEMにより取得されたパターンを合わせることができれば最終的に得られる画像は設計データと対応する位置にあることになる。   In this example, since it was known in advance that a desired resolution could be obtained with this magnification, this magnification was used. Under this condition, the second addressing point includes a square region having a side of 900 nm, and one side thereof is four times 900 nm, that is, a square region of 3600 nm. This is because the number of pixels per side of the acquired image is quadrupled, so the image area is quadrupled as a side. If an image of this area is acquired, and the circuit design data and the pattern acquired by the SEM can be matched at an appropriate place / appropriate area in this area, the finally obtained image is at a position corresponding to the design data. It will be.

図4ではリソグラフィーシミュレーターとデザインルールチェッカーにより出力された危険箇所、すなわち画像を取得すべき箇所を中心とした一辺900nmの正方形領域とそれを含む一辺3600nmの正方形領域を模式的に示している。ただし、この段階では第二アドレッシング点が定まっていないため記されていない。第二アドレッシング点を指定するプロセスは後述する。   FIG. 4 schematically shows a dangerous area output by the lithography simulator and the design rule checker, that is, a square area with a side of 900 nm centered on a place where an image is to be acquired and a square area with a side of 3600 nm including it. However, since the second addressing point is not fixed at this stage, it is not described. The process of specifying the second addressing point will be described later.

最初の段階で行われるグローバルアライメント点についてはチップに配置されたアライメント精度補正マークを用いる。これは半導体デバイスを製造する際、その直前のレイヤーに重ね合わせることで意図したデバイスを作成するが、その重ね合わせが仕様の範囲にあるかどうかを検証するために配置され、重ね合わせがなされた後の工程においてその重ね合わせ精度が専用の装置によって確認される。このマークの代表的なものとしては、図5に示すようなボックス・イン・ボックスと呼ばれるパターンがあるが、二つの正方形はそれぞれ、別のレイヤーのものであり両者の中心座標のずれをアライメント精度として検出する。   For global alignment points performed in the first stage, alignment accuracy correction marks arranged on the chip are used. When manufacturing a semiconductor device, the intended device is created by superimposing it on the layer immediately before it, but it was placed and superposed to verify that the overlay was within specification. In the subsequent process, the overlay accuracy is confirmed by a dedicated device. As a typical example of this mark, there is a pattern called box-in-box as shown in FIG. 5, but the two squares are in different layers, and the deviation of the center coordinate between them is the alignment accuracy. Detect as.

このパターンはデバイスレイヤー毎に決められた位置に置かれている為、設計データから座標を指定することができる。また、アライメントに用いるテンプレート像としては、設計データとした。もちろんこのボックス・イン・ボックスパターン以外のパターンを用いてグローバルアライメントを行っても構わない。   Since this pattern is placed at a position determined for each device layer, coordinates can be designated from design data. The template image used for alignment was design data. Of course, global alignment may be performed using a pattern other than the box-in-box pattern.

次に測長SEMより取得される画像と設計データとSEM像の位置をあわせる必要がある。一般的に設計データの座標原点については特に取り決めが無いため、両者の相関値を与えなければ設計データとSEM像の座標は関連性を持たなくなってしまう。図6では網掛け部が設計データで外枠がウェハのチップであるとする。回路設計データはそのデータサイズからウェハのチップ領域と同じ領域について取り扱うのが非常に困難である。今回の例では、測長すべき箇所が存在する領域に限定して回路設計データを準備した。このようにすることによって、データの取り扱いが容易となった。   Next, it is necessary to match the position of the image, design data, and SEM image acquired from the length measurement SEM. In general, there is no particular agreement regarding the origin of coordinates of design data, and the design data and the coordinates of the SEM image are not related to each other unless a correlation value between them is given. In FIG. 6, it is assumed that the shaded portion is design data and the outer frame is a wafer chip. The circuit design data is very difficult to handle in the same area as the chip area of the wafer because of its data size. In this example, circuit design data was prepared only for the area where the location to be measured exists. By doing so, the data can be easily handled.

設計データとSEM像の位置をそれぞれの画像データとして合わせるためには、両者の特定位置の座標をそれぞれの座標系において求め、両者を同じ座標とすればよい。本例においては、図7に図示するように、設計データに適当な大きさのH型の文字パターン配置しておいたので、それらの同一箇所の座標を用いた。SEMパターンは設計データと異なり角部は曲線となるので、二つの直線部分の線を延長し、それらが交わる部分を角部とした。   In order to match the positions of the design data and the SEM image as the respective image data, the coordinates of both specific positions may be obtained in the respective coordinate systems, and both may be set to the same coordinates. In this example, as shown in FIG. 7, since an H-shaped character pattern having an appropriate size is arranged in the design data, the coordinates of those same locations are used. Unlike the design data, the corner of the SEM pattern is a curve. Therefore, the line between the two straight portions is extended, and the portion where they intersect is the corner.

以上のような条件を踏まえ、測長SEMレシピの詳細情報を定める。図17はその詳細情報設定の流れを説明するフローチャートである。まず、最終的な測長点とその倍率の指定を行う(S0001)。本例においては、先に測長点と倍率を指定したが、これに限られることはない。   Based on the above conditions, detailed information on the length measurement SEM recipe is defined. FIG. 17 is a flowchart for explaining the flow of the detailed information setting. First, the final length measurement point and its magnification are designated (S0001). In this example, the length measurement point and the magnification are specified first, but the present invention is not limited to this.

次に、SEM像の位置補正を行う点、すなわちアドレッシング点を定める為にまずその候補とすべき領域を定める。具体的には電子ビームの経路を移動させることにより視野を変更できる範囲内であればよく、評価点を中心に上下左右に15μmの領域が、その領域にあたる装置の場合、この範囲内でアドレッシング点を定める。逆に言うと、一辺が30μmである領域内でアドレッシング点を設定すればよいことになる。   Next, in order to determine a point for correcting the position of the SEM image, that is, an addressing point, an area to be a candidate is first determined. Specifically, it may be within a range in which the field of view can be changed by moving the electron beam path. In the case of a device in which a 15 μm region vertically and horizontally around the evaluation point corresponds to the region, the addressing point is within this range. Determine. In other words, it is only necessary to set the addressing points within a region having one side of 30 μm.

第一アドレッシング点の倍率と視野領域は測長SEMのステージが最低でもその視野内に停止しなければマッチングしその位置を補正できないため、測長SEMのステージ停止精度によることになる。アドレッシング点としてのテンプレートの大きさも一辺30μmの正方形領域の中からアドレッシング点を求める。本例においては、アドレッシング点のテンプレート画像の大きさとしては、図8に図示するように、一辺30μmの正方形領域の中から視野を一辺6750nmの正方形領域に限定し、アドレッシングに適した場所を探索する(S0002)(S0003)。   The magnification and the field of view of the first addressing point are matched and cannot be corrected unless the length measurement SEM stage stops within the field of view at least, and this depends on the stage stop accuracy of the length measurement SEM. The size of the template as an addressing point is also determined from a square area having a side of 30 μm. In this example, as shown in FIG. 8, the size of the template image of the addressing point is limited to a square area having a side of 6750 nm from a square area having a side of 30 μm, and a place suitable for addressing is searched. (S0002) (S0003).

本例の場合、ステージの停止精度より広い領域を与える倍率として、20Kという倍率を設定したため、この視野の一辺の長さは6750nmとなった。もちろん、これよりも広い領域であれば測長SEMのステージ移動の誤差があっても視野内にテンプレート画像が入るのでシステム上全く問題はない。こうして、今回は視野一辺30μmの正方形領域の範囲から一辺6750nmの正方形領域をテンプレートとして正規化相関法を応用することで自動的に求めた。   In the case of this example, since the magnification of 20K was set as the magnification that gives a wider area than the stage stop accuracy, the length of one side of this field of view was 6750 nm. Of course, if the area is wider than this, there is no problem in the system because the template image is within the field of view even if there is an error in the stage movement of the length measurement SEM. In this way, this time, it was automatically obtained by applying the normalized correlation method using a square region having a side of 6750 nm as a template from a range of a square region having a side of 30 μm.

本例においては「岩波講座 マルチメディア情報学5 画像と空間の情報処理 p.56」に記されている方法を用いて、アドレッシングに適する領域を自動的に定めたが、最終的に取得したい画像の領域を除いて定めた。   In this example, an area suitable for addressing was automatically determined using the method described in “Iwanami Lecture Multimedia Informatics 5 Image and Spatial Information Processing p.56”. It was determined excluding the area.

本例においては、上図のような十字形のパターンが第一アドレッシング点として定められた。続いてオート・フォーカス点とオート・スティグマ点を設計データから自動的に決めたが、これも第一アドレッシング点を定めた方法と同様に定めた。ただし、オート・フォーカス点とオート・スティグマ点は最終的な画像取得倍率と同じ視野領域(本発明においては900nm四方の正方形領域)において適切な領域を定めたという点が異なる。   In this example, a cross-shaped pattern as shown in the above figure is defined as the first addressing point. Subsequently, the auto focus point and auto stigma point were automatically determined from the design data, and this was determined in the same manner as the method for determining the first addressing point. However, the auto focus point and the auto stigma point are different in that an appropriate region is defined in the same visual field region (a square region of 900 nm square in the present invention) as the final image acquisition magnification.

次に第一アドレッシング点を設定した領域が、測長領域と重なって良いかどうかの判断を行う(S0004)。アドレッシング領域内にパターンが存在すれば、その領域内において、オート・フォーカスが実行可能である。オペレータは、測長領域を含む領域にてアドレッシング点を探索する(S0005)か、測長領域を含まない領域にてアドレッシング点を探索する(S0006)かの判断を行い、最終的に第一アドレッシング点の位置・領域を確定する(S0007)。   Next, it is determined whether or not the area where the first addressing point is set may overlap the length measurement area (S0004). If a pattern exists in the addressing area, auto-focusing can be performed in that area. The operator determines whether to search for an addressing point in an area including the length measurement area (S0005) or to search for an addressing point in an area not including the length measurement area (S0006). Finally, the first addressing is performed. The position / area of the point is determined (S0007).

次に、第二アドレッシング点とすべき箇所を定めるがこれは最終的に必要とされる画像領域が900nm四方の正方形領域を含む一辺3600nmの正方形領域の中において、画像取得点以外の領域から上記の方法によりアドレッシング点を定めればよい。ただし、第一アドレッシング点においてはSEM像一画素が約13nm四方の領域となるので、この大きさの範囲内で必然的にアドレッシング誤差が生じてしまう。   Next, a place to be a second addressing point is determined. This is because the image area that is finally required is a square area of 3600 nm on a side including a square area of 900 nm square, from the area other than the image acquisition point. The addressing point may be determined by this method. However, since one pixel of the SEM image is about 13 nm square at the first addressing point, an addressing error inevitably occurs within this size range.

この誤差による第二アドレッシング点での位置ずれを防ぐために3600nmの正方領域でなく、この13nm以上内側の領域として今回は3550nmの正方形領域の中から第二アドレッシング点となりうる箇所を検索し定めるようにした。最終的に取得する画像はこの一辺3550nmの正方形領域に含まれていればよいので図9のように画像取得点を中心に一辺3550nm*2−900nm=6200nmの正方形領域内から第二アドレッシング点を検索した。本例の場合、第二アドレッシング点の倍率(視野領域)を測長領域と同じ倍率に設定した(S0008)。なお、本例においては、測長レシピを作成する場合、第二アドレッシング点の位置,領域を確定する(S0013)前に、第一アドレッシング点と同様に、第二アドレッシング点の探索領域を設定(S0009)し、第二アドレッシング領域が測長領域と重なって良いか(S0010)をオペレータが判断する。オペレータは、測長領域を含む領域にてアドレッシング点を探索する(S0011)か、測長領域を含まない領域にてアドレッシング点を探索する(S0012)か、を判断した上で、第二アドレッシング点の位置・領域を確定する。   In order to prevent misalignment at the second addressing point due to this error, instead of the 3600 nm square region, this time as a region 13 nm or more inside, a location that can be the second addressing point is searched from the 3550 nm square region. did. Since the image to be finally acquired only needs to be included in this square area of 3550 nm on one side, the second addressing point is set from within the square area of 3550 nm * 2-900 nm = 6200 nm on one side with the image acquisition point as the center as shown in FIG. searched. In the case of this example, the magnification (field area) of the second addressing point is set to the same magnification as that of the length measurement area (S0008). In this example, when creating a length measurement recipe, the second addressing point search area is set in the same manner as the first addressing point (S0013) before the position and area of the second addressing point are determined (S0013). The operator determines whether the second addressing area can overlap the length measurement area (S0010). The operator determines whether to search for an addressing point in a region including the length measurement region (S0011) or to search for an addressing point in a region not including the length measurement region (S0012), and then determines the second addressing point. Determine the position and area of.

検索の結果、図10のように第二アドレッシング点が決められた場合、画像取得点と第二アドレッシング点の中心を結ぶ線分の中点を、最終取得画像の中心点とした(S0014)。最終画像取得領域は一辺3600nmの正方形領域であるから、この領域が第二アドレッシング点を含み、測長SEMにより最終的に取得される画像の領域となる。さらにこの領域内でアドレッシングを行い、一辺900nmの正方形領域のみを切り出すことにより、設計データとSEM像を重ね合わせることにより両者の位置関係を完全に一致させた画像が取得できる。   As a result of the search, when the second addressing point is determined as shown in FIG. 10, the midpoint of the line segment connecting the image acquisition point and the center of the second addressing point is set as the center point of the final acquired image (S0014). Since the final image acquisition region is a square region having a side of 3600 nm, this region includes the second addressing point and becomes the region of the image finally acquired by the length measurement SEM. Further, by performing addressing in this region and cutting out only a square region having a side of 900 nm, an image in which the positional relationship between the two is completely matched can be obtained by superimposing the design data and the SEM image.

プロセスシミュレーターにより出力された危険点毎にSEM像を取得するレシピが一点ずつこのように作成される。今回画像取得点を中心として一辺6200nmの正方形領域の中から第二アドレッシング点を自動的に求めた結果、図11のようになった。つまりこの領域がもっとも特徴的な形状であるためアドレッシング点としてふさわしいということである。この第二アドレッシング点と画像取得点から最終的に取得される画像の領域が定められた。   A recipe for acquiring an SEM image for each danger point output by the process simulator is created in this way. As a result of automatically obtaining the second addressing point from the square area of 6200 nm on the side centering on the image acquisition point this time, the result is as shown in FIG. In other words, this area has the most characteristic shape and is suitable as an addressing point. An area of the image finally acquired from the second addressing point and the image acquisition point is determined.

ウェハ上にパターンを形成する場合、例えば以下のような工程にて行われる。まず、ウェハ上に厚さ約60nmの塗布型反射防止膜をスピンコートし、さらにその上に厚さ約200nm化学増幅系ポジ型レジスト膜をスピンコートした。このウェハに対し、本例に用いられた設計データから生成されたフォトマスクを用いて、投影光学系の縮小比1/4,露光波長193nm,NA0.73,コヒーレンスファクタσ0.75,輪帯遮蔽率ε0.67,設定露光量28mJ/cm2というプロセスシミュレーターに用いたものと同じ条件で露光を行った。露光後、ウェハを100℃にて約90秒ポストエクスポージャーベーク(PEB)し、さらに、0.21規定のアルカリ現像液に約60秒間浸漬し、現像を行い、ウェハ上に転写パターンを作製した。 When forming a pattern on a wafer, for example, the following steps are performed. First, a coating type antireflection film having a thickness of about 60 nm was spin-coated on the wafer, and a chemical amplification type positive resist film having a thickness of about 200 nm was further spin-coated thereon. For this wafer, using a photomask generated from the design data used in this example, the projection optical system reduction ratio 1/4, exposure wavelength 193 nm, NA 0.73, coherence factor σ 0.75, and annular shield The exposure was performed under the same conditions as those used in the process simulator with a rate ε0.67 and a set exposure amount of 28 mJ / cm 2 . After the exposure, the wafer was post-exposure baked (PEB) at 100 ° C. for about 90 seconds, and further immersed in a 0.21 N alkaline developer for about 60 seconds, followed by development to produce a transfer pattern on the wafer.

このウェハの危険箇所の画像を測長SEMにより取得するが、そのレシピは上記手法で設計データを基に作成されたレシピを用いた。設計データを基にしたレシピであるので、設計データと測長SEMにより取得された像の位置について対応付けができなければアドレッシング点が機能しないので最終的に必要な画像が取得できない。本例ではそのマッチング手法として特開2002−328015号公報に記載される手法を用いた。   An image of the dangerous part of the wafer is obtained by the length measuring SEM, and the recipe used is a recipe created based on the design data by the above method. Since the recipe is based on the design data, the addressing point does not function unless the design data and the position of the image acquired by the length measurement SEM can be associated with each other. In this example, a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-328015 is used as the matching technique.

この手法を用いることで、設計データを測長SEMのテンプレートとして用いる事が可能となり、危険箇所のSEM像が取得された。下図に第二アドレッシング点と危険箇所を含む一辺3600nmの正方形領域での取得SEM像と設計データをマッチングさせた結果の模式図を、図12に示す。これは第二アドレッシング点を含む画像領域におけるSEM像とその位置に対応する設計データを重ねた図であり、両者はこの視野内においてマッチングした結果である。   By using this method, design data can be used as a template for a length measurement SEM, and an SEM image of a dangerous point is obtained. FIG. 12 shows a schematic diagram of the result of matching the acquired SEM image and the design data in a square area of 3600 nm on one side including the second addressing point and the dangerous part in the lower figure. This is a diagram in which the SEM image in the image area including the second addressing point and the design data corresponding to the position are overlapped, and both are the results of matching within this field of view.

本例では、危険個所から離間した第二アドレッシング点を基準パターンとすると共に、当該基準パターンの画像上の位置情報と、基準パターンと上記危険個所(測定すべき個所)を含む部分の設計データに基づいて、測定のための基準位置(例えば図12の左側に配置されたラインパターンの線部分)を設定する。図12に示すように、第二アドレッシング点と、当該第二アドレッシング点に相当するSEM像上の位置とのマッチングを取ることで、SEM像と設計データを重ね合わせる。このような重ね合わせによって、実際のSEM像によって得られる実際の位置情報と、設計データから得られる基準パターンと測定個所の理想的な位置関係を用いて、測定のための基準位置を設定することができる。   In this example, the second addressing point separated from the dangerous part is used as the reference pattern, and the position information on the image of the reference pattern and the design data of the part including the reference pattern and the dangerous part (the part to be measured) are included. Based on this, a reference position for measurement (for example, a line portion of a line pattern arranged on the left side of FIG. 12) is set. As shown in FIG. 12, the SEM image and the design data are superimposed by matching the second addressing point with the position on the SEM image corresponding to the second addressing point. By such superposition, the actual position information obtained from the actual SEM image and the ideal positional relationship between the reference pattern obtained from the design data and the measurement location are used to set the reference position for measurement. Can do.

特に本例の場合、測定個所が図面の縦方向に延びるラインパターンであるため、図面縦方向の測定基準位置を正確に設定することが難しいという問題がある。しかしながら図面の縦横両方向に伸びるパターンを第二アドレッシング点とすることによって、図面の縦横両方の位置あわせ精度を確保することができるので、図面縦方向の測定基準位置を精度良く配置することが可能となる。例えば、ラインパターンの先端が、設計データに対し、どの程度縮んだか等を評価する際に、極めて効果的な測定基準設定法となる。   Particularly in the case of this example, there is a problem that it is difficult to accurately set the measurement reference position in the vertical direction of the drawing because the measurement location is a line pattern extending in the vertical direction of the drawing. However, by using the pattern extending in both the vertical and horizontal directions of the drawing as the second addressing point, it is possible to ensure the alignment accuracy in both the vertical and horizontal directions of the drawing, so that the measurement reference position in the vertical direction of the drawing can be accurately arranged. Become. For example, it is a very effective measurement standard setting method for evaluating how much the tip of the line pattern is reduced with respect to the design data.

以下に上記手法によって、設定された測定基準位置を利用した具体的な測長法について説明する。   A specific length measurement method using the measurement reference position set by the above method will be described below.

図13は取得されたSEM像から取得画像領域のみを切り出したSEM像とそれに重ね合わせた設計データの例である。この視野領域においては設計データとSEM像の位置関係がずれているように見えるが、この領域を含む大きな領域においてマッチングを行った結果から一部を切り出したものであるので両者の位置関係としてはこれが正解となる。   FIG. 13 is an example of an SEM image obtained by cutting out only the acquired image region from the acquired SEM image and design data superimposed thereon. In this visual field region, the positional relationship between the design data and the SEM image seems to be shifted. However, as a positional relationship between the two, since a part of the result of matching in a large region including this region is cut out. This is the correct answer.

この図を用いて取得されたSEM像を設計データに対して評価する。まずはデザインルールチェッカーにより検出した線幅という観点で評価を行うとすると、この視野内のSEM像にて線幅を測長する。   The SEM image acquired using this figure is evaluated against the design data. First, assuming that the evaluation is performed from the viewpoint of the line width detected by the design rule checker, the line width is measured with the SEM image in the field of view.

図13の例の場合、設計データに対し、実際のパターンがどの程度ずれて形成されたかを設計データを基準として評価することができる。   In the case of the example of FIG. 13, it is possible to evaluate how much the actual pattern is formed with respect to the design data with reference to the design data.

図14の例では、SEM像に対する設計データとの差を評価値とした。設計データと比較することで、線幅以外についても評価することが可能となる。設計データの線分とSEM像のエッジ部分の距離を評価項目にできる。図14の例の場合、パターンの縦方向がどの程度縮んだか、或いは左右のずれの程度を、設計データを基準として評価することができる。また、図示はしていないが、コンタクトホールのようなパターンの場合、測定基準位置,コンタクトホール上部、及びコンタクトホール底部間の比較を行うという新たなコンタクトホール評価法を提案できる。この場合、コンタクトホール上部とコンタクトホール底部の両方の測定基準位置を設定可能にしても良い。   In the example of FIG. 14, the difference from the design data for the SEM image is used as the evaluation value. By comparing with the design data, it is possible to evaluate other than the line width. The distance between the line segment of the design data and the edge portion of the SEM image can be used as an evaluation item. In the case of the example of FIG. 14, it is possible to evaluate how much the vertical direction of the pattern is reduced, or the degree of left / right deviation with reference to design data. Although not shown in the figure, in the case of a pattern such as a contact hole, it is possible to propose a new contact hole evaluation method in which a measurement reference position, a contact hole upper part, and a contact hole bottom part are compared. In this case, the measurement reference positions of both the upper part of the contact hole and the bottom part of the contact hole may be settable.

更に、このようにして得られたデータをウェハマップとして表示するようにしても良い。ウェハマップとして表示する具体的な手法は、例えば特開2001−110862号公報(USP6,765,204)に記載されている。   Furthermore, the data obtained in this way may be displayed as a wafer map. A specific method for displaying as a wafer map is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-110862 (USP 6,765,204).

これらの距離はSEM像と対応する設計データが正しく重ね合わせることができて初めて得ることができる値である。また、このデバイスパターンの次の工程に対応する設計データをさらに重ねることで別の観点での評価が可能となった。   These distances are values that can be obtained only when the SEM image and the corresponding design data can be correctly superimposed. In addition, the design data corresponding to the next process of the device pattern can be further overlapped to enable evaluation from another viewpoint.

図15の点線で示される正方形の設計データは半導体デバイス製造工程としてこの次の工程、すなわちこの上に形成されるパターンの理想的な位置を示す。設計データ毎の重ね合わせについては誤差が無いのでこの点線データとの重なり具合も評価基準となる場合がある。本例においては、点線設計データとパターン端の距離を測定した。このように取得されたSEM像のパターンと設計データを比較することで、新たな測長値を算出することができた。これらの測長を行う際に必要とされるパラメータについては、回路設計データの段階で決定することは行わず、SEM画像が取得された後にSEM画像から最適と思われるものを定めた。今回の例ではSEM画像からの測長において直線近似法を用いた。その閾値としては二次電子信号最大強度の50%とした。   The square design data indicated by the dotted line in FIG. 15 indicates the next position as the semiconductor device manufacturing process, that is, the ideal position of the pattern formed thereon. Since there is no error in the overlay for each design data, the degree of overlap with the dotted line data may be an evaluation criterion. In this example, the distance between the dotted line design data and the pattern edge was measured. A new length measurement value could be calculated by comparing the pattern of the SEM image acquired in this way with the design data. The parameters required for these length measurements are not determined at the circuit design data stage, but are determined to be optimal from the SEM image after the SEM image is acquired. In this example, the linear approximation method was used for length measurement from the SEM image. The threshold value was 50% of the maximum secondary electron signal intensity.

図16(a)はSEM画像における測長箇所を示している。図の上部から下部に掛けての二次電子信号を検出した。図16(b)に二次電子信号強度を示す。閾値を50%とした直線近似法により図の右側の位置が同定される。図の左側の位置は回路設計データとSEM画像のマッチングによりすでに位置が同定されているので、これら両者の値より寸法を測長することが可能となった。これ以外の箇所における測長についても同様な手法で測長することができた。   FIG. 16A shows the length measurement location in the SEM image. Secondary electron signals from the top to the bottom of the figure were detected. FIG. 16B shows the secondary electron signal intensity. The position on the right side of the figure is identified by a linear approximation method with a threshold value of 50%. Since the position on the left side of the figure has already been identified by matching the circuit design data and the SEM image, the dimension can be measured from the values of both. It was possible to measure the length at other locations by the same method.

図18は、作成されたレシピの概念図である。このような概念図を、レシピ作成工程中に、表示装置等に表示することによって、レシピ作成者(オペレータ)は、画像取得領域等が適切か否かを判断しながら、レシピ作成を行うことができる。本例の場合、レシピの作成工程で設定すべき領域を、回路設計データ上で表示することによって、電子ビームが走査される領域に重なりがないかどうか確認することができる。またこれらの領域を色分けしその役割を表示することによって、その確認が容易になる。   FIG. 18 is a conceptual diagram of the created recipe. By displaying such a conceptual diagram on a display device or the like during the recipe creation process, the recipe creator (operator) can create a recipe while determining whether the image acquisition area or the like is appropriate. it can. In the case of this example, by displaying the area to be set in the recipe creation process on the circuit design data, it is possible to confirm whether there is no overlap in the area scanned with the electron beam. Also, these areas can be confirmed easily by color-coding them and displaying their roles.

例えばAP1/AFとあれば、その領域が第一アドレッシング領域であり、オート・フォーカスを実行する領域であることが判る。測長を実施する前にアドレッシングやオート・フォーカスのための電子線走査を行う場合、それがない場合と比較して測長値が異なる可能性があるので、この確認は有効である。   For example, in the case of AP1 / AF, it can be seen that the area is the first addressing area and is the area where auto-focusing is performed. This confirmation is effective when performing electron beam scanning for addressing or auto-focus before length measurement, since the length measurement value may be different from that when there is no electron beam scanning.

1…荷電粒子源(電子銃)、2…荷電粒子線(電子ビーム)、3…レンズ、4…試料、5…二次粒子、6…二次粒子検出系、7…制御系、8…X−Y−Zステージ、9…画像表示装置、10…設計データ管理部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charged particle source (electron gun), 2 ... Charged particle beam (electron beam), 3 ... Lens, 4 ... Sample, 5 ... Secondary particle, 6 ... Secondary particle detection system, 7 ... Control system, 8 ... X -YZ stage, 9 ... image display device, 10 ... design data management unit.

Claims (6)

試料のパターン画像を取得し、当該画像上の測定対象パターンと、当該パターンの設計データとの間のずれを測定する方法であって、
前記試料上の測定対象パターンに対し、離間した位置に配置された基準パターンと、当該測定対象パターンとを含む領域の画像を取得し、
当該測定対象パターンから離間した基準パターンを含む設計データの領域をテンプレートとして、前記取得画像との間でテンプレートマッチングを実行することによって、前記取得画像の基準パターンに伴って、前記取得画像の測定対象パターンを、前記基準パターンと測定対象パターンを含む設計データに対して相対的に移動させて重ね合わせを行い
前記基準パターンに伴って前記設計データに対して相対的に移動した前記取得画像の前記測定対象パターンのエッジと、前記設計データの測定対象パターンのエッジとの間のずれを測定することを特徴とするパターン測定方法。
A method of acquiring a pattern image of a sample and measuring a deviation between a measurement target pattern on the image and design data of the pattern,
With respect to the measurement target pattern on the sample, a reference pattern arranged at a spaced position and an image of an area including the measurement target pattern are obtained,
By performing template matching with the acquired image using a design data area including a reference pattern separated from the measurement target pattern as a template, the measurement target of the acquired image is obtained along with the reference pattern of the acquired image. Move the pattern relative to the design data including the reference pattern and the measurement target pattern to perform overlay ,
Measuring a deviation between an edge of the measurement target pattern of the acquired image moved relative to the design data with the reference pattern and an edge of the measurement target pattern of the design data, Pattern measurement method.
請求項1において、
前記基準パターンと前記測定対象パターンが、同じ画像上に配置されるように画像を取得することを特徴とするパターン測定方法。
In claim 1,
An image is acquired so that the reference pattern and the measurement target pattern are arranged on the same image.
請求項2において、
前記基準パターンと前記測定対象パターンの中間点に、前記画像の中心を位置づけることを特徴とするパターン測定方法。
In claim 2,
A pattern measuring method, wherein the center of the image is positioned at an intermediate point between the reference pattern and the measurement target pattern.
請求項1において、
前記画像は、走査電子顕微鏡によって取得された画像であることを特徴とするパターン測定方法。
In claim 1,
The pattern measurement method, wherein the image is an image acquired by a scanning electron microscope.
試料のパターン画像上の測定対象パターンと、当該パターンの設計データとの間のずれを測定するための処理装置を備えたパターン測定装置であって、
前記処理装置は、前記試料上の測定対象パターンに対し、離間した位置に配置された基準パターンと、当該測定対象パターンとを含む領域の画像を取得し、
当該測定対象パターンから離間した基準パターンを含む設計データの領域をテンプレートとして、前記取得画像との間でテンプレートマッチングを実行することによって、前記取得画像の基準パターンに伴って、前記取得画像の測定対象パターンを、前記基準パターンと測定対象パターンを含む設計データに対して相対的に移動させて重ね合わせを行い
前記基準パターンに伴って前記設計データに対して相対的に移動した前記取得画像の前記測定対象パターンのエッジと、前記設計データの測定対象パターンのエッジとの間のずれを測定することを特徴とするパターン測定装置。
A pattern measuring device comprising a processing device for measuring a deviation between a measurement target pattern on a pattern image of a sample and design data of the pattern,
The processing unit, with respect to the measurement target pattern on the specimen, and obtains the reference pattern arranged at a position separated, an image of an area including the said measurement target pattern,
By performing template matching with the acquired image using a design data area including a reference pattern separated from the measurement target pattern as a template, the measurement target of the acquired image is obtained along with the reference pattern of the acquired image. Move the pattern relative to the design data including the reference pattern and the measurement target pattern to perform overlay ,
Measuring a deviation between an edge of the measurement target pattern of the acquired image moved relative to the design data with the reference pattern and an edge of the measurement target pattern of the design data, Pattern measuring device.
取得された試料のパターン画像から、当該画像上の測定対象パターンと、当該パターンの設計データとの間のずれをコンピュータに測定させるコンピュータプログラムであって、
当該プログラムは、前記コンピュータに、
前記試料上の測定対象パターンに対し、離間した位置に配置された基準パターンと、当該測定対象パターンとを含む画像を取得させ、
当該測定対象パターンから離間した基準パターンを含む設計データの領域をテンプレートとして、前記取得画像との間でテンプレートマッチングを実行させることによって、前記取得画像の基準パターンに伴って、前記取得画像の測定対象パターンを、前記基準パターンと測定対象パターンを含む設計データに対して相対的に移動させて重ね合わせを行なわせ
前記基準パターンに伴って前記設計データに対して相対的に移動した前記取得画像の前記測定対象パターンのエッジと、前記設計データの測定対象パターンのエッジとの間のずれを測定させることを特徴とするコンピュータプログラム。
From the acquired pattern image of the sample, a computer program that causes a computer to measure a shift between the measurement target pattern on the image and the design data of the pattern,
The program is stored in the computer.
With respect to the measurement target pattern on the sample, a reference pattern arranged at a spaced position and an image including the measurement target pattern are acquired,
By using the design data region including the reference pattern separated from the measurement target pattern as a template and performing template matching with the acquired image, the measurement target of the acquired image is obtained along with the reference pattern of the acquired image. The pattern is moved relative to the design data including the reference pattern and the measurement target pattern, and superposition is performed .
Characterized in that a shift between an edge of the measurement target pattern of the acquired image moved relative to the design data with the reference pattern and an edge of the measurement target pattern of the design data is measured. Computer program.
JP2011181115A 2011-08-23 2011-08-23 Pattern measuring method and pattern measuring apparatus Active JP5463334B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011181115A JP5463334B2 (en) 2011-08-23 2011-08-23 Pattern measuring method and pattern measuring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011181115A JP5463334B2 (en) 2011-08-23 2011-08-23 Pattern measuring method and pattern measuring apparatus

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005049923A Division JP2006234588A (en) 2005-02-25 2005-02-25 Pattern measuring method and pattern measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011232359A JP2011232359A (en) 2011-11-17
JP5463334B2 true JP5463334B2 (en) 2014-04-09

Family

ID=45321762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011181115A Active JP5463334B2 (en) 2011-08-23 2011-08-23 Pattern measuring method and pattern measuring apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5463334B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08194736A (en) * 1995-01-17 1996-07-30 Dainippon Printing Co Ltd Cad system provided with collation function for actual article
JP4130012B2 (en) * 1998-08-03 2008-08-06 株式会社ルネサステクノロジ Scanning charged particle beam application apparatus, microscopic method using the same, and semiconductor device manufacturing method
JP4067677B2 (en) * 1999-02-17 2008-03-26 富士通株式会社 Scanning electron microscope automatic detection sequence file creation method and scanning electron microscope automatic length measurement sequence method
JP2002031525A (en) * 2000-07-14 2002-01-31 Seiko Instruments Inc Method and apparatus for evaluating shape of pattern on semiconductor wafer
JP2004077423A (en) * 2002-08-22 2004-03-11 Topcon Corp Sample image length measurement method and device therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011232359A (en) 2011-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006234588A (en) Pattern measuring method and pattern measuring device
KR101730917B1 (en) Overlay error measuring device and computer program
JP4988274B2 (en) Pattern deviation measuring method and pattern measuring apparatus
US8671366B2 (en) Estimating shape based on comparison between actual waveform and library in lithography process
JP5156619B2 (en) Sample size inspection / measurement method and sample size inspection / measurement device
US8767038B2 (en) Method and device for synthesizing panorama image using scanning charged-particle microscope
US10127653B2 (en) Determining coordinates for an area of interest on a specimen
JP6423011B2 (en) Pattern measuring device and defect inspection device
WO2013118613A1 (en) Pattern evaluation method and pattern evaluation device
WO2010098017A1 (en) Pattern measurement apparatus
US20180181009A1 (en) Image Processor, Method for Generating Pattern Using Self-Organizing Lithographic Techniques and Computer Program
JP2009036572A (en) Pattern measuring method and device
JP5463334B2 (en) Pattern measuring method and pattern measuring apparatus
JP6001945B2 (en) Pattern measuring apparatus and method
WO2019188296A1 (en) Image generating method
TW202105552A (en) Image generating method
JP2020204497A (en) Inspection device
JP5221750B2 (en) Pattern measuring method and pattern measuring device
JP2005285894A (en) Inspection method of exposure pattern and reticle for pattern exposure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110823

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130226

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130426

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: 20131224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140120

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5463334

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350