JP5736030B2 - パターン位置およびオーバレイ測定方法および装置 - Google Patents
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Description
本開示は、一般的に、パターン特徴(pattern features)のその画像からの測定および評価に関するものであり、より詳細には、半導体デバイス・パターン特徴のその走査型電子顕微鏡画像からのオーバレイ測定に関するものである。
半導体デバイスは半導体基板すなわちウェーハ上の1つ以上の層をパターン化して形成される。半導体製造プロセスにおいて、以前にパターン化された層と現在パターン化される層との間のオーバレイは、オーバレイエラー・バジェットと呼ばれる厳しい許容範囲内に制御される。典型的に、異なる層間のオーバレイはオーバレイ解析用に特別にデザインされた比較的大きなターゲットの光学顕微鏡法により測定されてきている。これらのターゲットは光オーバレイ・ターゲット(optical overlay target)と呼ばれ、その例が図1A−1Dに示されている。これらのオーバレイ・ターゲットのサイズは10μmから40μmの間で変動する。
本発明の実施例は、とりわけ、前述の問題および限界に対処するものである。
本発明の前述のおよび他の態様、特徴、および利点は好ましい実施例の下記の詳細な説明を、添付図を参照して、読めばより良く理解される。以後、添付図を参照して本発明の実施例を詳細に説明し、同じ参照番号は同じ要素を表す。添付図は縮尺どおりではない。添付するグラフおよび図面に表示されたいかなるデータも例示することだけが目的であって実際のデータを表すものではない。該当する場合、いくつかの特徴は根拠をなす特徴の説明を支援するように例示されてはいない。
ここに、PLは線502および504の各左端間の距離506であり、PRは線502および504の各右端間の距離508であり、PDは線502および504に対するデザインされたハーフピッチである。このようなピッチ測定方法は、単純なライン・アンド・スペース・パターン等の、一次元構造のオーバレイ測定にしか適用することができない。2次元測定構造に対しては、オーバレイは2次元で特徴付けられる必要がある。それ故、ピッチ測定技術は2次元構造に適用できないことがある。
202 半導体チップ
204 回路ブロック
206 光オーバレイ・ターゲット
208 ダイシング・レーン
302、310、402、414 マスク
304、404 フォトレジスト層
306、406 基板
308、410 現像されたフォトレジスト層
312 フォトレジスト
408、412、420 ハードマスク層
410、418 パターン化されたフォトレジスト
416 新しいフォトレジスト層
500 線構造
502、504 線
506、508 距離
600 測定システム
602 限界寸法走査型電子顕微鏡(CD−SEM)
604 顕微鏡カラム
606 画像取得モジュール
608 電子銃
610、616 電磁レンズ
612 電子ビーム
614 偏向器
618 顕微鏡ステージ
620 サンプル
622 ターゲット
624 2次電子
626 2次電子検出器
628 メモリ
630 画像処理モジュール
632 出力モジュール
634 ディスプレイ装置
636 プロセッサ
900、1602、1604 画像
902、904、932、934、1002、1004、1008、1012、1014、1202、1204、1202a、1202b、1404、1406、1606、1608 パターン
908 エッジ
910 パターン中心
916 ウィンドウ
918 相対的位置ベクトル
918a、928a 始点
918b、928b 端点
918c、928c 角度
922、924、942、944 代表点
926、1006 視野
928 基準位置ベクトル
1010 領域
1016a、1016b パターン位置シフト
1206 対称軸
1402、1412 パターン選出
1408 第1の一軸
1410 第2の軸
1414 第1の画像
1416 第2の画像
Claims (14)
- 複数の半導体デバイス層の相対的位置を測定する測定システムであって、
前記測定システムは、
各半導体デバイス層に対する1つ以上のパターンを選出する画像処理部と、
前記選出パターンの1つ以上の限界寸法走査型電子顕微鏡(CD−SEM)画像を取得する画像取得部と、
前記取得したCD−SEM画像に基づいて前記各半導体デバイス層間の相対的パターン位置を出力する出力部と、を含み、
前記画像処理部は前記複数の半導体デバイス層から1つ以上のパターンを選出し、
前記選出された1つ以上の選出パターンは少なくとも1つの前記各半導体デバイス層内の前記パターンの線対称性または点対称性に基づいて選出されることを特徴とする測定システム。 - 請求項1記載の測定システムであって、
前記画像処理部は第1の軸および第2の軸を選出し、各半導体デバイス層に対する前記選出パターンは前記第1の軸および第2の軸に関して線対称とされることを特徴とする測定システム。 - 請求項1記載の測定システムであって、
前記画像処理部は前記CD−SEM画像内の前記選出パターンに関連するエッジ情報を抽出し、
前記エッジ情報に基づいて、前記複数の半導体デバイス層の各々のパターン位置を決定することを特徴とする測定システム。 - 請求項3記載の測定システムであって、
前記画像処理部は前記エッジ情報に基づいて、前記各選出パターンに対するパターン位置重心を計算することを特徴とする測定システム。 - 請求項3記載の測定システムであって、
前記エッジ情報は前記選出パターンの少なくとも1つの輪郭を表わすことを特徴とする測定システム。 - 請求項1記載の測定システムであって、
前記出力部は前記相対的パターン位置をベクトル形式で出力ディスプレイ装置上に表示することを特徴とする測定システム。 - 請求項6記載の測定システムであって、
前記出力部は前記各半導体デバイス層のパターン位置を前記相対的パターン位置と共に出力ディスプレイ装置上に表示することを特徴とする測定システム。 - 請求項1記載の測定システムであって、前記各半導体デバイス層は異なるマスクを使用して形成されることを特徴とする測定システム。
- 請求項1記載の測定システムであって、前記相対的パターン位置は2次元位置情報を含むことを特徴とする測定システム。
- 請求項1記載の測定システムであって、前記1つ以上のパターンは半導体デバイスの一部を含むことを特徴とする測定システム。
- 請求項1記載の測定システムであって、前記1つ以上のパターンは半導体デバイスに対するコンタクトホールを含むことを特徴とする測定システム。
- 請求項1記載の測定システムであって、前記1つ以上のパターンは半導体デバイスのゲートを含むことを特徴とする測定システム。
- 請求項1記載の測定システムであって、さらに、
前記画像処理部は前記相対的パターン位置を予め定められた基準位置と比較し、
前記出力部は前記相対的パターン位置と前記予め定められた基準位置との間の差が予め定められた許容差を超える場合に通知を出力することを特徴とする測定システム。 - 請求項1記載の測定システムであって、前記パターンの前記位置を確認するのに使用される倍率は前記1つ以上のCD−SEM画像を得るために使用されるものよりも低いことを特徴とする測定システム。
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