JP5548151B2 - パターン形状検査方法及びその装置 - Google Patents
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Description
が100nm以下の繰り返しパターンの形状を検査する方法を、繰り返しパターンを分光
検出して分光反射率を求めるとともにこの検出時に生じる検出波長ごとのノイズの量を求
め、
この求めた分光反射率の情報及び検出時に生じる検出波長ごとのノイズの量の情報を用いて分光反射率のノイズ分布を検出し、繰り返しパターンの屈折率と消衰係数とを含む光学的材質の情報及び前記繰り返しパターンの形状の情報とを用いて繰り返しパターンの表面の分光反射率の理論値を算出し、この算出した理論値に検出したノイズ分布を用いてノイズを作り出して理論値に重畳し実検出相当の分光反射率を算出し、この算出した実検出相当の分光反射率データに対してスキャトロメトリと同様の手法を用いて繰り返しパターンの形状を算出し、この算出した繰り返しパターンの形状の値と、理論値を算出する際に用いた繰り返しパターンの形状の値とを比較して算出誤差を求めて所定の精度で前記繰り返しパターンを計測することが可能かを評価し、評価した結果所定の精度で計測可能と判定した場合に繰り返しパターンと同一のパターンが形成された基板を順次分光検出し分光反射率を求めて基板上の繰り返しパターンを計測し、この計測した結果を予め設定しておいた基準と比較することにより繰り返しパターンの形状を検査するようにした。
また、本発明では、基板に形成された寸法が100nm以下の繰り返しパターンを分光
検出して分光反射率を求めることにより所定の精度で前記繰り返しパターンを計測するこ
とが可能かを評価し、この評価した結果所定の精度で計測可能と判定した場合に繰り返し
パターンと同一形状のパターンが形成された基板を順次分光検出し分光反射率を求めて基
板上の繰り返しパターンを計測し、この計測した結果を予め設定しておいた基準と比較す
ることにより繰り返しパターンの形状を検査するパターン形状検査方法において、所定の
精度で繰り返しパターンを計測することが可能かを評価することを、繰り返しパターンを
分光検出して分光反射率を求めるとともにこの検出時に生じるノイズの量を求めて分光反射率のノイズ分布を検出し、繰り返しパターンの光学的材質の情報及び繰り返しパターンの形状の情報とを用いて繰り返しパターンの表面の分光反射率の理論値を算出し、この算出した理論値に検出したノイズ分布を用いてノイズを作り出して理論値に重畳し実検出相当の分光反射率を算出し、この算出した実検出相当の分光反射率データに対してスキャトロメトリと同様の手法を用いて繰り返しパターンの形状を算出し、この算出した繰り返しパターンの形状の値と、理論値を算出する際に用いた繰り返しパターンの形状の値とを比較して算出誤差を求めて所定の精度で繰り返しパターンを計測することが可能かを評価するようにした。
、基板を保持して回転し移動可能なステージ手段と、ステージ手段に保持された基板に光
を照射してこの光が照射された基板からの反射光を分光して検出する分光検出手段と、こ
の分光検出手段で分光検出して得たデータを処理して分光反射率を算出しこの算出した分
光反射率のデータを用いて基板上に形成されたパターンの形状を求めるデータ処理手段と
、このデータ処理手段で処理する条件を入力すると共にデータ処理手段で処理した結果を
出力する表示画面を備えた入出力手段と、ステージ手段と分光検出手段とデータ処理手段
と入出力手段とを制御する制御手段とを備えて構成し、データ処理手段は、基板を分光検
出手段で分光検出したデータを処理して分光反射率の情報を得る分光反射率算出部と、こ
の分光反射率算出部で算出した分光反射率の情報及び検出時に生じる検出波長ごとのノイズの量の情報を用いて分光反射率のノイズ分布を検出し、繰り返しパターンの屈折率と消衰係数とを含む光学的材質の情報及び繰り返しパターンの形状の情報とを用いて繰り返しパターンの表面の分光反射率の理論値を算出し、この算出した理論値に検出したノイズ分布を用いてノイズを作り出して理論値に重畳し実検出相当の分光反射率を算出し、この算出した実検出相当の分光反射率データに対してスキャトロメトリと同様の手法を用いて繰り返しパターンの形状を算出し、この算出された繰り返しパターンの形状の値と、理論値を算出する際に用いた繰り返しパターンの形状の値とを比較して算出誤差を求めて所定の精度で基板上に形成された繰り返しパターン形状の予め設定した許容精度内での計測の可否を判定し、計測条件を設定するパターン形状計測可否判定部と、このパターン形状計測可否判定部で計測可能と判定されたパターンと同一形状のパターンが形成された基板を分光検出手段で分光検出し分光反射率算出部で算出した分光反射率の情報を用いてパターン形状計測可否判定部で設定した計測条件を用いてパターンの形状を算出してこのパターンの良否を判定するパターン形状欠陥検出部とを備えて構成した。
一方、形状計測精度を決定するもう一つの要因は、分光反射率を検出する際の、検出器等に起因するノイズ(誤差)である。図15Aはノイズが重畳した場合の分光反射率を示している。同図中の点線で示したグラフがノイズのない場合の分光反射率を、実線がノイズの重畳した場合の分光反射率を示している。同図に示す通り、ノイズが重畳することにより分光反射率に誤差が生じる。ノイズ量が大きい場合には、正確な分光反射率を検出することができないため、形状算出結果に誤差を生じる。
検出波長帯域として200nm付近の波長を利用しようとする場合、適用できる光学素子等は限られたものとなる。光源には、波長200nm付近以上の光を射出するキセノンランプや重水素ランプ等を用いることができる。ただし、検査対象によっては波長400nm程度以上でも十分性能を発揮できる場合もあり、その場合はハロゲンランプ等の可視光から赤外光の光を射出する光源を用いてもよい。
同グラフにおいて、算出値の誤差が大きく、y=xの線から大きくばらついて線形性が確認できない場合には、計測不可と判定することができる。また、算出結果のばらつきに対して、例えば3σを算出することにより、実際に検出した場合と同様の条件での計測ばらつき(誤差)を評価することができる。
数1に、現状のノイズNpreと所望の精度を実現するノイズNobjとから、加算回数Nを求める式を示す。この式を用いれば、所望の精度を実現するための計測条件の一つを自動で設定することが可能となる。
上記加算回数Nを求めるための手順をまとめると図23となる。まず、上記手順に従って図22に示す関係を評価しておく(S2301)。次に所望の計測精度(計測誤差(3σ))を設定し、許容ノイズ量を求める(S2302)。最後に、数1に基づいて加算回数Nを決定する(S2303)。
Claims (10)
- 基板に形成された寸法が100nm以下の繰り返しパターンを検査する方法であって、
前記繰り返しパターンを分光検出して分光反射率を求めるとともに該検出時に生じる検
出波長ごとのノイズの量を求め、
該求めた分光反射率の情報及び検出時に生じる検出波長ごとのノイズの量の情報を用い
て分光反射率のノイズ分布を検出し、前記繰り返しパターンの屈折率と消衰係数とを含む
光学的材質の情報及び前記繰り返しパターンの形状の情報とを用いて前記繰り返しパター
ンの表面の分光反射率の理論値を算出し、該算出した理論値に前記検出したノイズ分布を
用いてノイズを作り出して前記理論値に重畳し実検出相当の分光反射率を算出し、該算出
した実検出相当の分光反射率データに対してスキャトロメトリと同様の手法を用いて前記
繰り返しパターンの形状を算出し、該算出した繰り返しパターンの形状の値と、前記理論
値を算出する際に用いた繰り返しパターンの形状の値とを比較して算出誤差を求めて所定
の精度で前記繰り返しパターンを計測することが可能かを評価し、
該評価した結果計測可能と判定した場合に前記繰り返しパターンと同一のパターンが形
成された基板を順次分光検出し分光反射率を求めて前記基板上の繰り返しパターンを計測
し、
該計測した結果を予め設定しておいた基準と比較することにより前記繰り返しパターン
の形状を検査する
ことを特徴とするパターン形状検査方法。 - 前記繰り返しパターンを分光検出して分光反射率を求めるときに、予め設定した波長の
範囲に限定して分光反射率を求めることを特徴とする請求項1記載のパターン形状検査方
法。 - 前記繰り返しパターンを分光検出して分光反射率を求めるときに、所定の回数繰り返し
て前記繰り返しパターンを分光検出し、該繰り返し分光検出して得たデータから前記予め
設定した波長の範囲でそれぞれ分光反射率を求め、該求めたそれぞれの分光反射率のデー
タを平均化して前記繰り返しパターンの分光反射率とすることを特徴とする請求項2記載
のパターン形状検査方法。 - 基板に形成された寸法が100nm以下の繰り返しパターンを分光検出して分光反射率
を求めることにより所定の精度で前記繰り返しパターンを計測することが可能かを評価し
、
該評価した結果計測可能と判定した場合に前記繰り返しパターンと同一形状のパターン
が形成された基板を順次分光検出し分光反射率を求めて前記基板上の繰り返しパターンを
計測し、
該計測した結果を予め設定しておいた基準と比較することにより前記繰り返しパターン
の形状を検査する方法であって、
前記所定の精度で前記繰り返しパターンを計測することが可能かを評価することが、
前記繰り返しパターンを分光検出して分光反射率を求めるとともに該検出時に生じるノ
イズの量を求めて分光反射率のノイズ分布を検出し、
前記繰り返しパターンの光学的材質の情報及び前記繰り返しパターンの形状の情報とを
用いて前記繰り返しパターンの表面の分光反射率の理論値を算出し、該算出した理論値に
前記検出したノイズ分布を用いてノイズを作り出して前記理論値に重畳し実検出相当の分
光反射率を算出し、該算出した実検出相当の分光反射率データに対してスキャトロメトリ
と同様の手法を用いて前記繰り返しパターンの形状を算出し、
該算出した前記繰り返しパターンの形状の値と、前記理論値を算出する際に用いた繰り
返しパターンの形状の値とを比較して算出誤差を求めて所定の精度で前記繰り返しパター
ンを計測することが可能かを評価することである
ことを特徴とするパターン形状検査方法。 - 前記所定の精度で前記繰り返しパターンを計測するために必要な前記繰り返しパターン
の分光検出回数を設定し、前記繰り返しパターンと同一形状のパターンが形成された基板
を順次分光検出するときに、それぞれの基板について前記設定した回数分光検出を行い、
該設定した回数分光検出して得たデータからそれぞれ分光反射率を求め、該求めたそれ
ぞれの分光反射率のデータを平均化して前記繰り返しパターンの分光反射率とすることを
特徴とする請求項4記載のパターン形状検査方法。 - 前記設定した回数分光検出して得たデータから、予め設定した波長の範囲に限定して分
光反射率を求めることを特徴とする請求項5記載のパターン形状検査方法。 - 基板に形成された微細な繰り返しパターンの形状を検査する装置であって、
基板を保持して回転し移動可能なステージ手段と、
ステージ手段に保持された基板に光を照射して該光が照射された基板からの反射光を分
光して検出する分光検出手段と、
該分光検出手段で分光検出して得たデータを処理して分光反射率を算出し該算出した分
光反射率のデータを用いて前記基板上に形成されたパターンの形状を求めるデータ処理手
段と、
該データ処理手段で処理する条件を入力すると共に該データ処理手段で処理した結果を
出力する表示画面を備えた入出力手段と、
前記ステージ手段と前記分光検出手段と前記データ処理手段と前記入出力手段とを制御
する制御手段とを備え、前記データ処理手段は、
前記基板を前記分光検出手段で分光検出したデータを処理して分光反射率の情報を得る
分光反射率算出部と、
該分光反射率算出部で算出した分光反射率の情報及び検出時に生じる検出波長ごとのノ
イズの量の情報を用いて分光反射率のノイズ分布を検出し、前記繰り返しパターンの屈折
率と消衰係数とを含む光学的材質の情報及び前記繰り返しパターンの形状の情報とを用い
て前記繰り返しパターンの表面の分光反射率の理論値を算出し、該算出した理論値に前記
検出したノイズ分布を用いてノイズを作り出して前記理論値に重畳し実検出相当の分光反
射率を算出し、該算出した実検出相当の分光反射率データに対してスキャトロメトリと同
様の手法を用いて前記繰り返しパターンの形状を算出し、該算出した繰り返しパターンの
形状の値と、前記理論値を算出する際に用いた繰り返しパターンの形状の値とを比較して
算出誤差を求めて所定の精度で前記基板上に形成された繰り返しパターン形状の予め設定
した許容精度内での計測の可否を判定し、計測条件を設定するパターン形状計測可否判定
部と、
該パターン形状計測可否判定部で計測可能と判定されたパターンと同一形状のパターン
が形成された基板を前記分光検出手段で分光検出し前記分光反射率算出部で算出した分光
反射率の情報を用いて前記パターン形状計測可否判定部で設定した計測条件を用いてパタ
ーンの形状を算出して該パターンの良否を判定するパターン形状欠陥検出部と
を有することを特徴とするパターン形状検査装置。 - 前記パターン形状計測可否判定部は、
前記分光検出手段で分光検出したデータから前記分光検出時に生じるノイズの検出波長
に対する分布を求めるノイズ分布算出部と、
前記分光反射率算出部で得た分光反射率の情報及び前記ノイズ分布算出部で求めたノイ
ズの量の情報と前記入出力手段から入力された前記繰り返しパターンの光学的材質の情報
及び前記繰り返しパターンの形状の情報とを用いて前記繰り返しパターンの形状を算出す
るパターン形状算出部と、
該パターン形状算出部で算出したパターンの形状のデータを前記分光反射率算出部で分
光反射率を算出する際に用いたパターンの形状の値と比較して前記予め設定した許容精度
内での計測の可否及び計測精度を求める計測可否判定部と、
を備えたことを特徴とする請求項7記載のパターン形状検査装置。 - 前記入出力手段は、前記基板上に形成された繰り返しパターンの分光反射率分布を分光
反射率算出部で繰返して求める回数を入力する繰り返し検出回数入力部を有することを特
徴とする請求項7記載のパターン形状検査装置。 - 前記入出力手段は、前記基板上に形成された繰り返しパターンの分光反射率分布を分光
反射率算出部で算出するときの波長の範囲を入力する波長範囲入力部を有することを特徴
とする請求項7記載のパターン形状検査装置。
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