JP6255448B2 - Apparatus condition setting method for charged particle beam apparatus and charged particle beam apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、パターン測定方法及び荷電粒子線装置に係り、特に自己組織化リソグラフィに用いられる高分子化合物の測定に好適なパターン測定方法、及び荷電粒子線装置に関する。 The present invention relates to a pattern measurement method and a charged particle beam apparatus, and more particularly to a pattern measurement method and a charged particle beam apparatus suitable for measuring a polymer compound used in self-organized lithography.
近年の半導体デバイスは微細化パターンの生成のため、Directed Self−Assembly(DSA)法を用いたエッチング用マスクパターンの形成が検討されている。DSA法では、2種類のポリマーを連結ないし混合した複合ポリマー材の自己整列特性を利用する。特許文献1にはDSA技術によって形成されたパターンを走査電子顕微鏡によって観察した例やパターンの寸法測定を行う例が説明されている。
In recent years, in order to generate a miniaturized pattern in a semiconductor device, formation of an etching mask pattern using a Directed Self-Assembly (DSA) method has been studied. The DSA method utilizes the self-alignment property of a composite polymer material in which two types of polymers are connected or mixed.
走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)に代表される微細なパターンの測定や検査が可能な荷電粒子線装置は、DSA技術の発展においても重要な役割を担うものと予想される。特許文献2、3には試料を帯電させ、試料の特徴を顕在化した上で試料を観察する手法が説明されている。
A charged particle beam apparatus capable of measuring and inspecting a fine pattern represented by a scanning electron microscope (SEM) is expected to play an important role in the development of DSA technology.
また、特許文献4には、電子顕微鏡によるパターン測定を行う場合に、複数の画像データを積算して画像を形成すると共に、当該積算対象となるフレームの数をパターン認識が可能であるか否かの判断に基づいて、自動的に決定する手法が開示されている。
In
DSA技術は、一般的なリソグラフィ法によって形成された微細パターン間に、複数種のポリマーが化学的に結合した高分子化合物が充填されるようにウエハ上に塗布し、熱処理によってポリマーを相分離させることによってパターン形成を行う技術である。光近接効果(Optical Proximity Effect)による縮小露光の限界を超えた微細なパターニングが可能な技術であるが、熱処理後の高分子化合物は表面が平坦であるため、主にエッジ効果によって発生する二次電子を検出する走査電子顕微鏡の場合、コントラストが十分に得られない場合がある。特許文献1には、DSA技術によって形成されたパターンを、電子顕微鏡を用いて観察することについての開示はあるものの、コントラストを如何に向上するのか具体的な手法が述べられていない。また、特許文献2、3にはDSA技術によって形成されたパターンを観察対象とすることについての開示がない。
In the DSA technique, a high molecular compound in which plural kinds of polymers are chemically bonded is filled between fine patterns formed by a general lithography method, and the polymer is phase-separated by heat treatment. This is a technique for forming a pattern. It is a technology that enables fine patterning beyond the limit of reduction exposure by optical proximity effect (Optical Proximity Effect), but since the surface of the polymer compound after heat treatment is flat, the secondary generated mainly by the edge effect. In the case of a scanning electron microscope that detects electrons, contrast may not be sufficiently obtained.
以下に、DSA技術によって形成されたパターンを、高コントラスト画像、或いは信号を用いて高精度に測定、或いは検査することを第1の目的とするパターン測定方法、及び荷電粒子線装置について説明する。 Hereinafter, a pattern measurement method and a charged particle beam apparatus, which are intended to measure or inspect a pattern formed by the DSA technique with high accuracy using a high contrast image or a signal, will be described.
また、基板上に光学リソグラフィとエッチングによって形成されたガイドとなるホールパターンにブロックコポリマーやブレンドされたポリマーを塗布してアニールすると誘導組織化現象によって円筒状にポリマーが分離する。その後、現像によって一方のポリマーが取り除かれ、エッチング工程を経てホールのパターニングが完成する。 In addition, when a block copolymer or a blended polymer is applied to a hole pattern serving as a guide formed by optical lithography and etching on a substrate and annealed, the polymer is separated into a cylindrical shape by an induced organization phenomenon. Thereafter, one polymer is removed by development, and hole patterning is completed through an etching process.
一方、アニールによって分離したパターンを電子顕微鏡等を用いて測定する場合において、ブロックコポリマーやブレンドされたポリマーによる誘導組織化後の状態ではパターンの凹凸はほとんどなく計測可能なパターンエッジを検出することも計測することも困難である。また、適切な計測範囲や照射時間を設定することも難しい。特に、半導体製造工程において、パターンの出来栄えを評価する荷電粒子線装置では、予め装置条件を決定しておく必要がある。特許文献1にはそのような装置条件を如何に決定するのか具体的な説明がない。また、特許文献4には積算対象となる画像データのフレーム数を自動的に決定する手法が開示されているが、凹凸の殆どないパターンを測定する際にどのように装置条件を設定すべきか具体的な解決出段の開示がない。
On the other hand, when measuring the pattern separated by annealing using an electron microscope or the like, there is almost no pattern irregularity in the state after induction organization by block copolymer or blended polymer, and it is possible to detect a measurable pattern edge. It is also difficult to measure. It is also difficult to set an appropriate measurement range and irradiation time. In particular, in a semiconductor manufacturing process, in a charged particle beam apparatus that evaluates the quality of a pattern, it is necessary to determine apparatus conditions in advance.
一方、発明者らは、荷電粒子ビームの照射によって特定のポリマーが収縮する現象を確認した。通常、分離した複数のポリマーの内、ビームの照射によって収縮するポリマーは、現像によって除去される側のポリマーであるため、ビーム条件を適切に設定すれば、試料に実質的なダメージを与えることなく、凹凸のついたパターンを対象とした高精度な測定が可能となる。 On the other hand, the inventors confirmed the phenomenon that a specific polymer contracts by irradiation with a charged particle beam. Usually, among the separated polymers, the polymer that shrinks when irradiated with the beam is the polymer that is removed by development, so if the beam conditions are set appropriately, there is no substantial damage to the sample. In addition, it is possible to perform high-precision measurement for a pattern with unevenness.
以下に、DSAパターンのような凹凸がなく、エッジ効果を利用した荷電粒子ビームの走査による測定や検査が困難なパターンであっても、適切な装置条件設定に基づく高精度なパターン測定や検査を行うことを第2の目的とする荷電粒子線装置の装置条件設定方法、及び荷電粒子線装置について説明する。 Below, even for patterns that do not have irregularities like DSA patterns and are difficult to measure and inspect by charged particle beam scanning using the edge effect, high-precision pattern measurement and inspection based on appropriate device condition settings An apparatus condition setting method for a charged particle beam apparatus and a charged particle beam apparatus which are to be performed for the second purpose will be described.
上記第1の目的を達成するための一態様として以下に、自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に対し、荷電粒子を照射して当該高分子化合物を形成する複数のポリマーの内、特定のポリマーを他のポリマーに対して大きく収縮させた後に、或いは収縮と併せて当該他のポリマーを含む領域に荷電粒子ビームの走査によって得られる信号に基づいて、前記他のポリマーの複数のエッジ間の寸法測定を行うパターン測定方法、或いは当該測定を実現する荷電粒子線装置を提案する。 As one aspect for achieving the first object, a polymer compound used in the self-organized lithography technique is identified below among a plurality of polymers that form charged polymer particles by irradiating charged particles. Between a plurality of edges of the other polymer based on a signal obtained by scanning a charged particle beam in a region containing the other polymer after the polymer is greatly contracted with respect to the other polymer or in combination with the contraction. A pattern measuring method for measuring the size of the above or a charged particle beam apparatus for realizing the measurement is proposed.
更に、上記第2の目的を達成するための一態様として、自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に荷電粒子ビームを走査することによって得られる荷電粒子に基づいて画像を形成するときの荷電粒子ビームの走査条件を設定する荷電粒子装置の装置条件設定方法であって、前記高分子化合物に対して荷電粒子ビームを走査、及び当該走査に基づいて得られる画像の評価を行い、当該評価の結果が所定の条件を満たすまで、前記荷電粒子ビームの走査と画像の評価を繰り返し、前記画像が当該所定の条件を満たしたときの走査条件を、積算用画像取得用の走査前の前記荷電粒子ビームの走査条件として設定する荷電粒子線装置の装置条件設定方法を提案する。 Furthermore, as one aspect for achieving the second object, charging when forming an image based on charged particles obtained by scanning a charged particle beam on a polymer compound used in the self-organized lithography technique is performed. An apparatus condition setting method for a charged particle apparatus for setting a particle beam scanning condition, wherein the polymer compound is scanned with a charged particle beam and an image obtained based on the scanning is evaluated, and the evaluation Until the result satisfies a predetermined condition, scanning of the charged particle beam and evaluation of the image are repeated, and the scanning condition when the image satisfies the predetermined condition is determined as the charged particle before scanning for accumulating image acquisition. An apparatus condition setting method for a charged particle beam apparatus that is set as a beam scanning condition is proposed.
また、荷電粒子源から放出される荷電粒子ビームを走査する走査偏向器と、試料に対する前記荷電粒子ビームの走査によって得られる荷電粒子を検出する検出器と、当該検出器の出力を積算して画像を形成する制御装置を備えた荷電粒子線装置であって、当該制御装置は、前記荷電粒子ビームの走査に基づいて得られる画像を評価し、当該評価結果が所定の条件を満たすまで、前記荷電粒子ビームの走査と画像の評価を繰り返し、前記評価結果が前記所定の条件を満たすときの前記荷電粒子ビームの走査条件を、積算用画像取得用の走査前の前記荷電粒子ビームの走査条件として設定する荷電粒子線装置を提案する。 In addition, a scanning deflector that scans a charged particle beam emitted from a charged particle source, a detector that detects charged particles obtained by scanning the charged particle beam with respect to a sample, and an output obtained by integrating the outputs of the detector A charged particle beam device including a control device for forming an image, wherein the control device evaluates an image obtained based on scanning of the charged particle beam, and the charge results until the evaluation result satisfies a predetermined condition. The scanning of the particle beam and the evaluation of the image are repeated, and the scanning condition of the charged particle beam when the evaluation result satisfies the predetermined condition is set as the scanning condition of the charged particle beam before scanning for accumulating image acquisition A charged particle beam device is proposed.
上記照射条件は例えば測定や検査を行うための画像形成に用いられる画像信号取得前の特定ポリマーの収縮のためのものであり、特定ポリマーの収縮が行われた後に、測定や検査のためのビーム走査、或いは画像取得を実行する。 The above irradiation conditions are for contraction of a specific polymer before acquisition of an image signal used for image formation for performing measurement or inspection, for example, and after the specific polymer is contracted, the beam for measurement or inspection Scanning or image acquisition is executed.
上記第1の構成によれば、表面が平坦な複数のポリマーが結合した高分子化合物であっても、高コントラスト信号を用いた高精度な測定が可能となる。 According to the first configuration, even with a polymer compound in which a plurality of polymers with flat surfaces are bonded, high-precision measurement using a high contrast signal is possible.
また、上記第2の構成によれば、DSAパターンのような凹凸がなく、エッジ効果を利用した荷電粒子ビームの走査による測定や検査が困難なパターンであっても、適切な装置条件設定に基づく高精度なパターンの測定や検査が可能となる。 Further, according to the second configuration, even if the pattern has no unevenness like the DSA pattern and is difficult to measure or inspect by charged particle beam scanning using the edge effect, it is based on appropriate apparatus condition setting. High-precision pattern measurement and inspection are possible.
図1は、DSA法による微細パターンを模式的に示したものである。図1(a)は、パターン生成の基板となるシリコンウェハ101を示している。図1(b)にて、101の上にリソグラフィ技術によって所望の微細パターンの繰り返しピッチよりも広い広ピッチパターン102を生成する。その後、図1(c)にて複合ポリマー材110を塗布する。適切な熱処理(アニール)により、110はパターン102をガイドとして特定方向へ自己整列する。110は2種類の異なるポリマー111とポリマー112の繰り返しで構成されている。図1(d)で、一方のポリマー(例えば112)を選択除去することにより、ガイドパターン102よりもピッチの狭い狭ピッチパターン103を生成することができる。
FIG. 1 schematically shows a fine pattern by the DSA method. FIG. 1A shows a
熱処理後、エッチング前に相分離が適正に行われたか否かを判定することは、適正な高分子材料が選択されたか、アニールの条件が適切であったか等を早期に知る上で重要であるが、図1(c)に例示するように、高分子材料内には複数のポリマーが含まれているのにも関わらず、表面が平坦であるため、走査電子顕微鏡では高コントラストの画像が得られない。発明者らは上記のような状況に基づいて、DSAパターンの検査・計測を行うSEMが備えるべき構成の一つは、コントラスト強調のための表面処理であることを新たに見出した。パターンの測定や検査では、パターンの不良をできるだけ早く検知することが時間的・経済的コストを低減するために重要であり、図1(d)のステップを経ず図1(c)の段階で実施するほうが好ましい。この状態では、ポリマー111とポリマー112に高低差がなく、通常のSEM観察は難しい。さらに、ポリマー111とポリマー112の質量密度にも大きな違いがなく、質量密度の差を利用したコントラストも得られない。また、ポリマー111とポリマー112の電気特性は共に絶縁体である場合が多く、帯電電位差を利用した電位コントラストも得られない。
It is important to determine whether or not phase separation is properly performed after heat treatment and before etching in order to quickly know whether an appropriate polymer material has been selected or whether the annealing conditions are appropriate. As illustrated in FIG. 1C, the surface is flat even though the polymer material contains a plurality of polymers, so that a high-contrast image can be obtained with a scanning electron microscope. Absent. Based on the above situation, the inventors have newly found that one of the configurations that should be provided in the SEM that performs inspection and measurement of the DSA pattern is a surface treatment for contrast enhancement. In pattern measurement and inspection, it is important to detect pattern defects as early as possible in order to reduce time and economic costs. In the stage shown in FIG. 1C, the steps shown in FIG. It is preferable to carry out. In this state, there is no difference in height between the polymer 111 and the
以下に説明する実施例では、DSA法により生成された狭ピッチパターンの観察のために、荷電粒子線をあらかじめ被観察領域に照射してから観察を行う方法およびその装置を提供する。あらかじめ被観察領域に荷電粒子線を照射することで、一対のポリマー(図1の111と112)の一方を体積減少させることが可能となる。この方法により、ポリマー表面にパターン形状に応じた段差を形成することが可能となり、高精度な計測・検査が実施できる。また、被観察領域にあらかじめ照射する荷電粒子線は、その後の観察に使用する荷電粒子線と同一であることを一つの特徴とする。 In the embodiments described below, there are provided a method and an apparatus for performing observation after irradiating an observation region with a charged particle beam in advance for observing a narrow pitch pattern generated by the DSA method. By irradiating a region to be observed with a charged particle beam in advance, one of the pair of polymers (111 and 112 in FIG. 1) can be reduced in volume. By this method, it becomes possible to form a step according to the pattern shape on the polymer surface, and highly accurate measurement / inspection can be performed. In addition, one feature is that the charged particle beam with which the observation region is irradiated in advance is the same as the charged particle beam used for the subsequent observation.
高コントラスト信号に基づくDSAパターンの高コントラスト信号測定を可能とする走査電子顕微鏡の一例を図面を用いて説明する。図2は、走査電子顕微鏡(SEM)の概略図を示している。電子源201は制御電源231により、試料に対して負電位に保持されている。引出電極202は、前記制御電源231に重畳した正電圧電源232により、電子源201よりも正電位に設定され、電子線220を引き出す。電子線220は集束レンズ203と対物レンズ208を経て観察試料210上へ照射される。観察試料210上での電子線220の直径は、レンズ制御回路233および238によって適切に制御される。また、電子線220の電流量は、ファラデーカップ205によって検知し、電流計測手段235にて計測される。電子線220は偏向制御回路237によって動作する偏向器207によって観察視野を走査される。電子線220を試料210から退避させるときには、ブランカ電源234を用いてブランカ204を動作させる。試料210から発生した信号電子は、対物レンズ208よりも電子源201側に設置されたインレンズ検出器206あるいは、特定方向に設置された斜方検出器209によって検出される。インレンズ検出器は試料から様々な方向へ出射した低速の信号電子を効率よく検出することで、表面段差のエッジ部を強調するエッジコントラスト像の取得に適した検出器を与える。一方、斜方検出器209は、試料の特定方向へ出射した高エネルギーの信号電子を検出するのに適している。
An example of a scanning electron microscope that enables high-contrast signal measurement of a DSA pattern based on a high-contrast signal will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows a schematic diagram of a scanning electron microscope (SEM). The
DSA法で作成されたパターンを観察するにあたり、試料ステージ211に観察試料210を載せ、対物レンズ208の下へ搬送する。観察部位をあらかじめ電子線220で走査し、一方のポリマーを体積減少させて表面段差を形成する。このプロセスを加工のための照射と呼ぶことにする。その上で、再度電子線220で観察部位を走査し、インレンズ検出器206の信号を信号処理装置236で画像化して顕微鏡像を取得する。この際、加工のための照射が十分であれば、DSA法によるパターンのエッジ部に段差が形成され、得られる顕微鏡画像には二種類のポリマーの境界に明確なエッジコントラストが顕われる。このエッジ線を利用することで、被観察試料上のパターン寸法の高精度計測、あるいは被観察試料上のパターン形状の欠陥検査が実施できる。
In observing a pattern created by the DSA method, the
自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に対し、荷電粒子を照射して当該高分子化合物を形成する複数のポリマーの内、特定のポリマーを他のポリマーに対して大きく収縮させた後に、当該他のポリマーを含む領域に荷電粒子ビームの走査によって得られる信号に基づいて、前記他のポリマーの複数のエッジ間の寸法測定を行う上記構成によれば、DSAパターンの高精度な評価を迅速に行うことが可能となる。 The polymer compound used in the self-organized lithography technique is irradiated with charged particles to form a polymer compound, and after a specific polymer is significantly contracted with respect to another polymer, the polymer compound is used. Based on the signal obtained by scanning the charged particle beam in the region containing the other polymer, the above-described configuration in which the dimension measurement between the plurality of edges of the other polymer is performed allows high-precision evaluation of the DSA pattern to be performed quickly. Can be done.
図17は、SEM1701を含むパターン測定システムの一例を示す図であり、当該システムは主にSEM1701、SEM1701を制御する制御装置1702、制御装置1702に所望の装置条件を設定するための光学条件設定装置1703.及びSEMによる測定条件を設定するための設定装置1704からなる。設定装置1704に設けられた表示装置には、例えば図15に例示するようなGUI(Graphical User Interface)画面が表示可能となっている。図15に例示するGUI画面には、パターン(Pattern)の種類を入力するための入力ウィンドウ1501、測定のためのビーム走査の前のビーム照射条件を入力するための入力ウィンドウ1502が設けられている。本実施例の場合、電位コントラスト(Voltage Contrast)、コンタクトホール観察(Contact Hole(C/H) Observation)、上述の一方のポリマーの体積を減少させて、他方のポリマーのエッジを強調するエッジ強調(Edge Enhancement)の3つから予備走査(Pre−Scan)モードの選択が可能となっている。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a pattern measurement system including an
電位コントラストモードの予備走査では、視野内に含まれる素子を帯電させるためのビームコンデョションによるビーム走査が行われる(第1の走査モード)。コンタクトホール観察モードの予備走査では、試料表面のレジストを正に帯電させるためのビーム走査が行われる(第2の走査モード)。そして、エッジ強調モードの予備走査では、1のポリマーを縮小させるための走査が行われる(第3の走査モード)。 In preliminary scanning in the potential contrast mode, beam scanning is performed by beam conditioning for charging elements included in the field of view (first scanning mode). In the preliminary scanning in the contact hole observation mode, beam scanning is performed to positively charge the resist on the sample surface (second scanning mode). In the preliminary scan in the edge enhancement mode, a scan for reducing one polymer is performed (third scan mode).
この3つの走査モードの内、第3の走査モードだけが試料を帯電させることを目的としない走査モードとなる。本実施例ではこのようなDSAパターン測定用の予備照射条件を設定するためのウィンドウが設けられたGUI画面について説明する。 Of these three scanning modes, only the third scanning mode is a scanning mode that is not intended to charge the sample. In this embodiment, a GUI screen provided with a window for setting such preliminary irradiation conditions for DSA pattern measurement will be described.
以上のように予備走査には種々の種類があり、ビームコンディションも異なるため、例えば図16に例示するように走査モードごとに、パターンの種類ごとのビームコンデョションを記憶するデータベースを用意しておき、パターンの種類と走査モードの選択に基づいて、ビーム条件を読み出せるようにしておけば、予備走査条件の選択が容易になる。また、このようなデータベースを用意し、未知の試料を測定したときの条件を更新するようにすれば、過去の設定条件を容易に設定することが可能となる。図15に例示するGUI画面にて予備走査の際の視野の大きさ(FOV(Field Of View))、照射時間(Exposure Time)、ビーム電流(Beam Current)、試料へのビームの到達エネルギー(Landing Energy)、及びフレーム(Frame)数の選択と、パターンの種類、及び予備走査モードの選択を行い、図16に例示するようなデータベースを更新するようにしても良い。 As described above, there are various types of pre-scans and beam conditions are different. For example, as shown in FIG. 16, a database for storing beam conditions for each pattern type is prepared for each scan mode. If the beam condition can be read based on the pattern type and the scanning mode, the preliminary scanning condition can be easily selected. If such a database is prepared and the conditions when an unknown sample is measured are updated, it is possible to easily set past setting conditions. The field of view size (FOV (Field Of View)), irradiation time (Exposure Time), beam current (Beam Current), and arrival energy of the beam to the sample (Landing) in the GUI screen illustrated in FIG. The database shown in FIG. 16 may be updated by selecting the number of energy) and the number of frames, selecting the type of pattern, and selecting the preliminary scanning mode.
データベースは、光学条件設定装置1703に内蔵されるメモリ1705に登録され、設定装置1704による設定によってSEM1701の光学条件として設定される。光学条件設定装置1703内に設けられた演算処理部1706には、測定のためのビーム条件を設定する光学条件設定部1707、メモリ1705に登録されたデータベース、或いは設定装置1704にて設定された設定条件に基づいて、予備走査条件を設定する予備照射条件設定部1708、後述する予備照射を停止する条件を求める輝度条件抽出部1709、及び測定のためのビーム走査に基づいて、プロファイル波形を形成し、パターンの寸法を測定するパターン測定部1710が含まれている。
The database is registered in a
以上のような構成によれば、加工に基づいて顕在化したエッジを用いた測定を高精度に行うことが可能となる。 According to the configuration as described above, it is possible to perform the measurement using the edge that has become apparent based on the processing with high accuracy.
図3は、DSAパターンの断面とSEM画像との関係を示す図である。図3aでは、加工のための照射実施前のDSAパターンとSEM像である。2種類のポリマー301と302の間に表面段差がないことに対応して、SEM像のコントラストがついていない。図3bは、ビーム照射により、ポリマー302を体積縮小させた場合である。体積縮小しないポリマー301の側壁から多くの信号電子が発生し、ポリマー301とポリマー302の境界に明確な強信号領域(ホワイトバンド)303を形成する。これにより、DSAパターンの計測・検査が可能になる。図3cは、本発明の方法を用いるが、体積縮小が不十分な場合を示している。この場合、ポリマー301の側壁からの信号電子量が十分でなく、ホワイトバンド304も弱い。より具体的には、一番端のポリマー302が充填されていない部分に接するエッジ305と比較して、十分な加工が施されたパターンエッジのホワイトバンド303より、加工が不十分なパターンエッジ304の信号が弱いことが、図3のパターンの拡大図からもわかる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the cross section of the DSA pattern and the SEM image. In FIG. 3a, it is the DSA pattern and SEM image before the irradiation implementation for a process. Corresponding to the fact that there is no surface step between the two types of
特に未知の試料の場合、十分な計測精度を確保するためには、加工のための照射が十分かどうか、判定する方法の採用が望ましい。 In particular, in the case of an unknown sample, in order to ensure sufficient measurement accuracy, it is desirable to adopt a method for determining whether irradiation for processing is sufficient.
図14は加工から測定に至るまでの工程を示すフローチャートである。以下の処理は、光学条件設定装置1703によって設定された設定条件に基づいて、制御装置1702がSEM1701を制御することによって実行する。まず、加工と加工が適正に行われているか否かの確認のためのビーム走査を行い(ステップ1401)、加工状態モニタ用のプロファイルを形成する(ステップ1402)。ここでエッジ部の輝度をモニタし、ピークトップとピークボトムの輝度差を判定する(ステップ1403)。ここでその値が所定値未満である場合にはステップ1401に戻り、所定値以上である場合は、寸法測定用のビーム走査を行う(ステップ1404)。このステップ1404におけるビーム走査の結果得られた荷電粒子に基づいてプロファイルを形成し(ステップ1405)、形成されたプロファイルを用いたパターンの寸法測定を実行する(ステップ1406)。
FIG. 14 is a flowchart showing steps from processing to measurement. The following processing is executed by the
ある特定の素子が選択的に帯電する場合等と異なり、予備照射が進むにつれて、エッジとそれ以外の部分の輝度信号が相対的に異なってくるため、エッジ部分とそれ以外の部分との相対的な違いの推移を評価することによって、適正な加工終点を求めることが可能となる。また、輝度情報はピークの高さの比較ではなく、例えばピーク幅の変化を評価するようにしても良い。なお、寸法測定用に形成するプロファイルには、加工モニタ用のプロファイル信号を含めないようにすることによって、高精度な寸法測定が可能となる。 Unlike the case where a specific element is selectively charged, the luminance signal of the edge and the other part becomes relatively different as the preliminary irradiation progresses. It is possible to obtain an appropriate processing end point by evaluating the transition of each difference. In addition, the luminance information is not a comparison of peak heights, and for example, a change in peak width may be evaluated. Note that a profile formed for dimension measurement does not include a profile signal for processing monitoring, thereby enabling highly accurate dimension measurement.
なお、後述するように、加工モニタのための荷電粒子検出と、パターン寸法測定のための荷電粒子検出を同時に行う場合は、測定用のプロファイル形成の際に選択的に加工終了後の信号を用いるようにしても良いし、加工終了後に検出器の出力信号を受け入れるようにしても良い。 As will be described later, when charged particle detection for processing monitoring and charged particle detection for pattern dimension measurement are performed at the same time, a signal after processing is selectively used when forming a measurement profile. Alternatively, the output signal of the detector may be received after the processing is completed.
図4は、図3と同じ観察対象をビーム光軸に対して斜め方向に配置された斜方検出器209にて検出された荷電粒子に基づいて形成した画像を示す図である。斜方検出器209による画像では、検出器の方向にその法線方向を向けた試料傾斜面は明るく、検出器とは反対方向にその法線方向を向けた試料面は暗く画像化される。換言すれば検出器側に面する断面を持つエッジは明るくなり、検出器側とは逆に面する断面を持つエッジは暗くなる。
FIG. 4 is a diagram showing an image formed based on charged particles detected by an
図4aは加工のためのビーム照射実施前のDSAパターンのSEM像である。2種類のポリマー401と402との間には表面段差がないので、斜方検出器の検出に基づくSEM像であったとしてもコントラストはつかない。図4bおよび図4cはビーム照射による加工によって、ポリマー402を体積縮小させた場合のSEM画像である。
FIG. 4a is an SEM image of the DSA pattern before beam irradiation for processing. Since there is no surface level difference between the two types of
体積縮小しないポリマー401の側壁のうち、斜方検出器の方向に面した側壁部分やポリマー402の一部は明るく、反対向きの側壁およびポリマー402の一部は暗く画像化される。なお、図4ではポリマー上部の輝度403、加工が十分になされたときの検出器側に対面する断面部分の輝度404、加工が十分になされたときの検出器側とは逆の方向に対面する断面部分の輝度405、加工が不十分なときの検出器側に対面する断面部分の輝度406、加工が不十分なときの検出器側とは逆の方向に対面する断面部分の輝度407を、異なる表示形態で表現している。
Of the side walls of the
この明るい部分と暗い部分の明るさ差が大きいほど表面段差が深く、明るさ差が小さいほど表面段差が浅いことから、斜方検出器の画像を用いて、加工のための照射が十分か判断することができる。より具体的には、制御装置によって、特定方向に配置された斜方検出器の信号出力に基づいて、輝度を横軸、検出数を縦軸とするヒストグラムを形成し、所定の輝度を持つヒストグラム内の2つのピークの輝度差が所定値以上となったときに、加工が完了したと判断するようにすることが考えられる。また、加工が進むにつれて検出器側に面する断面が明るくなるため、検出器側のエッジ部分の輝度が所定値以上となったときに、加工が完了したと判定するようにしても良い。但し、エッジ部分の輝度は断面の形状やポリマーの材質によっても異なるため、暗い部分と明るい部分の輝度の相対比に基づいて判定を行う手法の方がより高精度に加工終了検出を行うことが可能となる。 The larger the brightness difference between the bright and dark parts, the deeper the surface step, and the smaller the brightness difference, the shallower the surface step, so use the image of the oblique detector to determine whether irradiation for processing is sufficient. can do. More specifically, the control device forms a histogram with the horizontal axis representing the luminance and the vertical axis representing the number of detections based on the signal output of the oblique detector arranged in a specific direction, and has a predetermined luminance. It is conceivable to determine that the processing has been completed when the luminance difference between the two peaks exceeds a predetermined value. Further, since the cross section facing the detector becomes brighter as the processing progresses, it may be determined that the processing is completed when the luminance of the edge portion on the detector side becomes equal to or higher than a predetermined value. However, since the brightness of the edge part varies depending on the shape of the cross section and the material of the polymer, the method of determining based on the relative ratio of the brightness of the dark part and the bright part can detect the end of processing with higher accuracy. It becomes possible.
高精度に加工終了検出を行うことによって、測定の長時間化や過剰なビーム照射を行うことなく、高精度な測定を実現することが可能となる。また、測定用の検出器と加工モニタ用の検出器を別に設けることによって、加工後、即座に測定に移行することも可能となる。 By detecting the end of machining with high accuracy, it is possible to realize high-accuracy measurement without increasing the measurement time and excessive beam irradiation. Further, by providing a measurement detector and a processing monitor detector separately, it is possible to immediately shift to measurement after processing.
上述の加工量判定において、必ずしもパターンの側壁方向と斜方検出器の方位が一致しない場合が想定される。斜方検出器として、異なる方位に対応する複数個の斜方検出器を設置しても良い。図5は、4方位に独立した斜方検出器を配置した例である。電子線220により試料210から発生した信号電子501a、501b、501c、501dは、その出射方向に応じてそれぞれ斜方検出器502a、502b、502c、502dにて検出される。あるいは、それぞれ単一の検出面を有する検出器を複数分割した検出素子(半導体検出器、マルチチャネルプレート、アバランシェ型ホトダイオード、CCD)を用いても良い。図6は、4素子に分割した検出素子を配置した斜方検出器の例である。信号電子は、その出射方向に応じて素子601a、601b、601c、601dのいずれかにて検出される。
In the above processing amount determination, it is assumed that the side wall direction of the pattern does not always coincide with the direction of the oblique detector. As the oblique detector, a plurality of oblique detectors corresponding to different directions may be installed. FIG. 5 shows an example in which oblique detectors that are independent in four directions are arranged.
さらに、加工のための照射をより効率的に行うために、レンズ制御回路233あるいは238を使用して観察時の電子線と異なる試料上の直径を有するように変更できる、また、制御電源231を利用して観察時の電子線と異なるエネルギーで照射することも可能である。同様に、電流量、走査速度、走査領域なども、加工を効率的に行うため、観察時とは異なる設定をすることができる。
Furthermore, in order to perform irradiation for processing more efficiently, the
これまでの説明では主に、測定のためのビーム、或いは測定のためのビームのビーム条件を変えたビームを用いて、測定前の加工を行うことについて説明したが、以下に、測定用のビームのビーム源とは異なるビーム源を荷電粒子線装置内に設け、当該異なるビーム源を用いて加工を行う例について説明する。 In the description so far, the description has been mainly made on the processing before measurement using the beam for measurement or the beam condition of the beam for measurement. However, the measurement beam is described below. An example in which a beam source different from this beam source is provided in the charged particle beam apparatus and processing is performed using the different beam source will be described.
本実施例では、試料面に対して垂直な方向から加工用ビームを照射すべく、加工用ビーム源を試料面に沿って平行に形成する例について説明する。加工用のビーム源を荷電粒子線装置内に設けるためには、測定用のビーム源から放出されるビーム軌道以外の位置に配置する必要がある。例えば、加工用のビーム源を測定用のビームのビーム軌道に対して斜めの位置に配置した場合、ビームが試料表面に対して斜めの方向から照射されることになるため、ポリマーは不均一に除去され、検査・計測の誤差が発生する可能性がある。 In this embodiment, an example will be described in which a processing beam source is formed in parallel along the sample surface so as to irradiate the processing beam from a direction perpendicular to the sample surface. In order to provide the processing beam source in the charged particle beam apparatus, it is necessary to arrange the beam source at a position other than the beam trajectory emitted from the measurement beam source. For example, if the processing beam source is disposed at an oblique position with respect to the beam trajectory of the measuring beam, the beam is irradiated from an oblique direction with respect to the sample surface. There is a possibility that inspection and measurement errors will occur.
また、観察部位に対して垂直にビームを照射するために、斜方から導入したビームを偏向器により屈曲させて観察部位へ導くことも考えられるが、屈曲のための偏向器は、一般に観察用電子線に収差を発生させるため、表面処理と観察とを同時に実施する場合、分解能の劣化を引き起こす。分解能の劣化は、狭ピッチパターン計測の測定精度を低下させてしまう可能性がある。 In addition, in order to irradiate a beam perpendicular to the observation site, it is conceivable to deflect the beam introduced from an oblique direction to the observation site by bending it with a deflector, but a deflector for bending is generally used for observation. In order to generate aberrations in the electron beam, when surface treatment and observation are performed simultaneously, the resolution is degraded. Degradation of resolution may reduce the measurement accuracy of narrow pitch pattern measurement.
また、フラッドガン等の他の電子源を設けようとすると、真空チャンバが大型化してしまう可能性もある。 Further, if another electron source such as a flood gun is provided, the vacuum chamber may be enlarged.
本実施例では、観察に使用する第一の荷電粒子線と、被観察領域にあらかじめ照射する第二の荷電粒子線とは同一でない構成を主に説明する。また、前記第一の荷電粒子線による観察と前記第二の荷電粒子線の照射を同時に実施する例についても併せて説明する。さらにまた、前記第一の荷電粒子線の放出源(第一の荷電粒子線源)は、前記第二の荷電粒子線の放出源(第二の荷電粒子線源)とその粒子線光軸を同一とする例についても説明する。 In the present embodiment, a configuration in which the first charged particle beam used for observation is not the same as the second charged particle beam irradiated on the observation region in advance will be mainly described. An example in which the observation with the first charged particle beam and the irradiation with the second charged particle beam are performed simultaneously will also be described. Furthermore, the first charged particle beam emission source (first charged particle beam source) includes the second charged particle beam emission source (second charged particle beam source) and its particle beam optical axis. An example of the same will be described.
光軸を同一とすることで、狭ピッチパターンに対して偏りなく荷電粒子を照射して加工することが可能になり、かつ加工と観察を試料移動せずに実施できるため、真空チャンバを小型化できる。また、加工用ビームの放出源から放出されるビームは、試料面に対し垂直であり、加工用のビームと測定用のビームは同軸となるため、偏向器の偏向による分解能低下のない加工、測定を行うことが可能になる。 By making the optical axis the same, it is possible to irradiate and process charged particles evenly with respect to a narrow pitch pattern, and processing and observation can be performed without moving the sample, so the vacuum chamber is downsized. it can. Further, the beam emitted from the processing beam emission source is perpendicular to the sample surface, and the processing beam and the measurement beam are coaxial, so that processing and measurement without degradation in resolution due to deflection of the deflector are performed. It becomes possible to do.
本実施例によれば、DSA法によって形成された表面段差がなく質量密度に差が少ない分子ポリマーの配列であっても、高い視認性で分子境界を認識できる荷電粒子線装置を提供することができる。また、分解能を維持したまま、短時間で効率よく均質にポリマーを体積減少させることができ、微細パターンの高精度な検査・計測が可能になる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a charged particle beam apparatus capable of recognizing a molecular boundary with high visibility even when the molecular polymer array is formed by the DSA method and has no difference in mass density. it can. In addition, the volume of the polymer can be reduced efficiently and uniformly in a short time while maintaining the resolution, and high-precision inspection / measurement of fine patterns becomes possible.
以下図面を用いて、本実施例の具体例を説明する。図7は、走査電子顕微鏡(SEM)の概略図を示している。電子源701は制御電源731により、試料に対して負電位に保持されている。引出電極702は、前記制御電源731に重畳した正電圧電源732により、電子源701よりも正電位に設定され、電子線720を引き出す。電子線720は集束レンズ703と対物レンズ708を経て観察試料710上へ照射される。観察試料710上での電子線720の直径は、レンズ制御回路733および738によって適切に制御される。また、電子線720の電流量は、ファラデーカップ705によって検知し、電流計測手段735にて計測される。電子線720は偏向制御回路737によって動作する偏向器707によって観察視野を走査される。電子線720を試料710から退避させるときには、ブランカ電源734を用いてブランカ704を動作させる。試料710から発生した信号電子は、検出器706によって検知され、信号処理装置736で画像化して顕微鏡像を取得する。
Hereinafter, specific examples of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 shows a schematic diagram of a scanning electron microscope (SEM). The
試料710と対物レンズ708の間には、面状電子源709が配置され、制御電源739によってその動作がコントロールされる。面状電子源は、もっぱらDSAパターンに対して加工のための照射を行うものとする。面状電子源709は観察のための電子源701と光軸を共有している。図8は同軸配置された面状原子源709の具体的な形態を示している。
A
面状電子源709は円盤形状をなし中央に孔を有する円環型である。特に中央の孔と電子線720が共通の軸を持つことをもって、二つの電子源709と701が同軸配置されているとみなす。試料710の観察部位付近が均等加工できればよいので、面状電子源709の外径部は円形以外であっても本発明の特徴を損なうものではない。図8に示す通り、面状電子源709は放出面802と引き出し面803からなる。制御電源739は、面状電子源709の加速電圧を定める高圧電源805と、引き出し面803と放出面802の間の電位差を定め、電子線を引き出す高圧電源806からなる。
The
図7の構成では、試料から発生する信号電子の大部分が面状電子源709に遮られ、検出器706まで届く電子の数はわずかである。この場合、図9に示すように、面状電子源709の外側に斜方検出器901を設置してもより。特に、第一の実施例で述べたとおり、斜方検出器による観察パターンのエッジ部検出が重要であるから、この斜方検出器901を主要な検出器とすることができる。
In the configuration of FIG. 7, most of the signal electrons generated from the sample are blocked by the
あるいは、図10に示す通り、面状電子源709を対物レンズ708および検出器706よりも電子源701側に設置してもよい。本構成により、信号電子1001の効率的な検出が実現できる。この場合、面上電子源709が試料710を見込む角度が狭くなり、照射電子量が減ってしまう可能性がある。対物レンズ708あるいは別途付加するレンズによって面状電子源709からの照射電流を効率的に試料710へ導く必要がある。
Alternatively, as shown in FIG. 10, the
あるいは、図11に示す通り、面状電子源709の配置する高さを、信号電子1101の集束点1102と同一になるように配置する構成も可能である。集束点1102が十分小さく、面状電子源709の中央の孔を通過することができる。この方法により、面状電子源709を検出器709よりも試料708側へ近づけて配置することが可能になり、照射電流を効率的に試料710へ導くことができる。
Alternatively, as shown in FIG. 11, a configuration in which the
更に、他の実施例について図面を用いて説明する。図12は、走査電子顕微鏡(SEM)の概略図を示している。電子源1201は制御電源1231により、観察試料1211に対して負電位に保持されている。前記試料1211に対する前記電子源1201の電位をVP(<0)とする。引出電極1202は、前記制御電源1231に重畳した正電圧電源1232により、電子源1201よりも正電位VP1に設定され、電子線1220を引き出す。電子線1220は集束レンズ1203と対物レンズ1208を経て前記試料1211上へ照射される。観察試料1211上での電子線1220の直径は、レンズ制御回路1233および1238によって適切に制御される。また、電子線1220の電流量は、ファラデーカップ1205によって検知し、電流計測手段1235にて計測される。電子線1220は偏向制御回路1237によって動作する偏向器1207によって観察視野を走査される。電子線1220を試料1211から退避させるときには、ブランカ電源1234を用いてブランカ1204を動作させる。
Further, other embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 12 shows a schematic diagram of a scanning electron microscope (SEM). The
試料1211から発生した信号電子は、対物レンズ1208よりも電子源1201側に設置されたインレンズ検出器1206あるいは、特定方向に設置された斜方検出器1214によって検出され、信号処理装置1236あるいは1244で画像化して顕微鏡像を取得する。前記斜方検出器1214と前記試料1211の間には、エネルギーフィルタ1213が配置されている。エネルギーフィルタ1213のしきい電圧は、高圧電源1243によって制御される。
Signal electrons generated from the
試料1211と対物レンズ1208の間には、面状電子源1209が配置される。面状電子源1209の電位は、制御電源1239によって制御される。前記試料1211に対する面状電子源1209の電位をVFとする。さらに面状電子源1209はメッシュ状の引き出し面1210を有する。この引き出し面1210は、制御電源1239に重畳した高圧電源1240によって、面状電子源1209に対する引き出し面1210の電位VF1が制御される。面状電子源1209から試料1211へ照射される電子線は、専らDSAパターンに対して加工のための照射を行う。面状電子源1209から試料1211へ照射を行わないとき、前記面状電子源1209と前記試料1211の間にブランカを設置することも原理的には可能である。しかし、照射面積が大きく、ブランカによる電子線偏向には困難が伴うため、前記電位差VFを十分小さくするか正の値にして試料へ到達する電子数と低減させる方法、あるいは前記電位差VF1を十分小さくするか負の値にして面状電子源1209から放出される電子数と低減させる方法を用いる。
A
次に図13を用いて、面状電子源1209による加工のための電子線照射と、SEM画像の取得を同時に行う方法について述べる。図13は、図12に示した面状電子源と斜方検出器の詳細に示したものである。なお、必ずしも斜方検出器を使用する必要はなく、インレンズ検出器1206による類似の構成による実施も可能である。
Next, a method of simultaneously performing electron beam irradiation for processing by the
加工のための照射とSEM画像の取得を同時に行う場合、電子線1220だけでなく、加工のために照射された電子線1303も試料1211から信号電子1304を発生させる。SEM画像の空間分解能は、電子線1220の試料1211上における直径で決まる。加工のための電子線1303の空間的な広がりは、電子線1220の直径よりも十分大きいため、加工のための電子線1303が発生させる信号電子は高い空間分解能を与えることはできず、両電子線によって発生させられた信号電子が同時に検出されるとSEM画像の分解能は劣化する。この問題を避けるため、電子源1201の電位VPを面状電子源1209の電位VFよりも負電位に設定する(VP<VFとする)。
When irradiation for processing and acquisition of an SEM image are performed simultaneously, not only the
これにより、観察のための電子線1220が、試料1211に入射する際に有する運動エネルギーは、加工のための電子線1303が、試料1211に入射する際に有する運動エネルギーよりも大きくなる。従って、観察のための電子線1220によって発生した信号電子の最大エネルギーEPは、加工のための電子線1303によって発生した信号電子の最大エネルギーEFよりも必ず大きくなる(EP>EF)。
Accordingly, the kinetic energy that the
次に前記エネルギーフィルタ1213のしきい電圧Ethを、EP>Eth>EFとなるように選んでおけば、斜方検出器1214に検出されるフィルタ後の信号電子1305は、観察のための電子線1220によって発生させられた電子のみから構成されることになる。以上の方法により、像質を劣化させることなく、加工と観察を同時に効率よく実施することができる。
Next, if the threshold voltage Eth of the
以下に説明する実施例は、主に試料パターンに荷電粒子線を走査して、試料の検査や測定を行う荷電粒子線装置に関する。観察する試料パターンはブロックコポリマーおよびブレンドされたポリマーがガイドパターンに誘導組織化によって形成されるコンタクトホールやビアパターンである。 The embodiment described below relates to a charged particle beam apparatus that mainly scans a charged particle beam on a sample pattern to inspect and measure the sample. The sample pattern to be observed is a contact hole or via pattern in which a block copolymer and a blended polymer are formed in a guide pattern by induction organization.
一般的な半導体デバイスでは回路パターンを複数層に渡って形成する。それら各層の回路パターンを接続するためにビアやコンタクトホールが形成される。ビアやコンタクトホールは下層のトランジスターと回路配線、その他の素子と回路配線、配線同士などさまざまな接続に用いられる。従来のビアパターンやコンタクトホールを製造する工程では設計データで決められた位置およびサイズでリソグラフィとエッチングを順に実施する方法が一般的である。最新の液浸リソグラフィとドライエッチングでは約30nm前後のビアパターンの形成が可能であるが22nmノード以降のビアパターンを解像するためには従来の光学式リソグラフィを用いることは難しくなってきている。このような半導体デバイスパターンの微細化の根本的な問題に対して2重露光や超解像技術、EUV露光や電子線露光などさまざまな取り組みがなされているが現時点で全面的に製造コストや技術レベルの点で量産の要求を満たしていない。 In a general semiconductor device, a circuit pattern is formed over a plurality of layers. Vias and contact holes are formed to connect the circuit patterns of these layers. Vias and contact holes are used for various connections such as underlying transistors and circuit wiring, other elements and circuit wiring, and wiring. In a process of manufacturing a conventional via pattern or contact hole, a method of performing lithography and etching in order at a position and size determined by design data is generally used. With the latest immersion lithography and dry etching, a via pattern of about 30 nm can be formed. However, it is becoming difficult to use conventional optical lithography in order to resolve the via pattern after the 22 nm node. Various efforts such as double exposure, super-resolution technology, EUV exposure, and electron beam exposure have been made to address the fundamental problem of miniaturization of semiconductor device patterns. Does not meet the requirements of mass production in terms of level.
ブロックコポリマーやブレンドされたポリマーによる誘導組織化を用いたパターンニング技術は高価な露光装置を用いることなく微細なパターンの形成が可能である。特にガイドとなるホールパターンを用いたDSAホールの形成においてはパターンの位置を制御しながら微細なホールパターンを生成することが可能となってきている。 A patterning technique using guided organization with a block copolymer or a blended polymer can form a fine pattern without using an expensive exposure apparatus. In particular, in forming a DSA hole using a hole pattern as a guide, it has become possible to generate a fine hole pattern while controlling the position of the pattern.
基板上に光学リソグラフィとエッチングによって形成されたガイドとなるホールパターンにブロックコポリマーやブレンドされたポリマーを塗布してアニールすると誘導組織化現象によって円筒状にポリマーが分離する。その後、現像によって一方のポリマーが取り除かれ、エッチング工程を経てホールのパターニングが完成する。 When a block copolymer or blended polymer is applied to a hole pattern serving as a guide formed by optical lithography and etching on a substrate and annealed, the polymer is separated into a cylindrical shape by an induced organization phenomenon. Thereafter, one polymer is removed by development, and hole patterning is completed through an etching process.
誘導組織化後の状態において現像の代わりに荷電粒子線を照射することによって荷電粒子線に反応しやすいポリマー成分(例えばPMMAなど)がシュリンク現象によってパターニングされる。このように現像前に荷電粒子線を照射する検査装置によっても局所的に分離したDSAパターン画像を得ることができる。 By irradiating a charged particle beam instead of development in a state after induction organization, a polymer component (for example, PMMA) that easily reacts to the charged particle beam is patterned by a shrink phenomenon. Thus, a locally separated DSA pattern image can also be obtained by an inspection apparatus that irradiates a charged particle beam before development.
このようにして得られた画像からDSAホールの径やガイドパターンと形成されたDSAホールの位置ずれなどを計測して評価することができる。 From the image thus obtained, the diameter of the DSA hole, the positional deviation between the guide pattern and the formed DSA hole, and the like can be measured and evaluated.
評価結果に問題なければ現像工程を実施し、エッチング工程を経てホールパターンが形成される。評価結果がよくなければリワークを実施したり前の工程の製造装置の条件を変更して再度パターンを形成する。このように荷電粒子線による微細なホールパターンの計測や評価によって得られた情報を製造装置へフィードバックすることで半導体工程の歩留まりや品質の向上が図れる。 If there is no problem in the evaluation result, a developing process is performed, and a hole pattern is formed through an etching process. If the evaluation result is not good, rework is performed or the condition of the manufacturing apparatus in the previous process is changed and the pattern is formed again. Thus, the yield and quality of the semiconductor process can be improved by feeding back information obtained by measurement and evaluation of a fine hole pattern using a charged particle beam to a manufacturing apparatus.
測長SEMなどの半導体工程の検査に使用される荷電粒子線装置では自動運転のためにあらかじめ走査フレーム枚数など決定しておく必要がある。DSA工程のパターンでは電子線を照射することでパターンエッジが観察できるようになるがシュリンク現象などの荷電粒子線とポリマー成分との相互作用は一般に不安定であるため、積算フレーム数の一意に決定することが困難である。このため登録したテンプレートを用いたテンプレートマッチング等によってパターン位置を検出することが困難となる。 In a charged particle beam apparatus used for inspection of a semiconductor process such as a length measuring SEM, it is necessary to determine the number of scanning frames in advance for automatic operation. In the pattern of the DSA process, the pattern edge can be observed by irradiating an electron beam, but the interaction between the charged particle beam and the polymer component such as a shrink phenomenon is generally unstable, so the number of integrated frames is uniquely determined. Difficult to do. For this reason, it is difficult to detect the pattern position by template matching using the registered template.
本方式において荷電粒子線装置の特性上、信号ノイズ比は低く、少ない加算信号によって信号とノイズを分離してパターンエッジを検出することは難しい。 In this method, due to the characteristics of the charged particle beam apparatus, the signal-to-noise ratio is low, and it is difficult to detect the pattern edge by separating the signal and noise with a small number of added signals.
DSA工程では前述のように一定時間、荷電粒子線を照射しないと画像が安定しないため、最適な画像取得前の電子線照射時間を決めることが困難である。 In the DSA process, as described above, the image is not stable unless the charged particle beam is irradiated for a certain period of time, so that it is difficult to determine the optimum electron beam irradiation time before image acquisition.
登録したテンプレートを用いてパターン検出する場合でもDSA工程で観察されるパターンが荷電粒子線の照射によって変化しやすいことから位置ずれ発生させる可能性があった。 Even when a pattern is detected using a registered template, the pattern observed in the DSA process is likely to change due to irradiation with a charged particle beam, which may cause a positional shift.
DSA工程においてガイドパターンと形成されたDSAパターンの位置ずれを計測してモニタすることが求められる。 In the DSA process, it is required to measure and monitor the positional deviation between the guide pattern and the formed DSA pattern.
以下の実施例では、ブロックコポリマーやブレンドされたポリマーによる誘導組織化後の状態で荷電粒子線を走査し、走査箇所から放出される荷電粒子から得られる情報と評価基準に基づいてパターン位置を認識し、計測する走査電子顕微鏡について説明する。また、電子線を照射することによってDSA工程のパターンからの信号や画像の変化を捉えて評価値に基づいて積算フレーム数などの条件を決定する手法についても説明する。 In the following examples, a charged particle beam is scanned in a state after induced organization by a block copolymer or a blended polymer, and a pattern position is recognized based on information obtained from charged particles emitted from the scanned portion and evaluation criteria. The scanning electron microscope to be measured will be described. In addition, a method of capturing conditions such as the number of integrated frames based on evaluation values by capturing signals and image changes from the pattern of the DSA process by irradiating an electron beam will be described.
評価値を信号強度や画像の輝度変化、エッジ先鋭度やエッジ連続性を適切に組み合わせて使うことで計測範囲やパターン位置を検出する例についても説明する。 An example in which the measurement range and the pattern position are detected by appropriately using the evaluation value in combination with the signal intensity, the luminance change of the image, the edge sharpness, and the edge continuity will be described.
パターンエッジ信号とノイズを分離する目的でDSAパターン荷電粒子線照射初期段階の画像からあらかじめ分散値などのノイズレベルを計測しておき、評価基準として用いる例についても説明する。 An example in which a noise level such as a dispersion value is measured in advance from an image at the initial stage of irradiation with a DSA pattern charged particle beam for the purpose of separating a pattern edge signal and noise and used as an evaluation criterion will be described.
ガイドパターンのエッジやDSAパターンの輝度が安定する時間をDSA工程のパターンからの信号や画像の変化を捉えて決定する例についても説明する。 An example in which the time during which the edge of the guide pattern or the brightness of the DSA pattern is stabilized is determined by capturing a change in the signal or image from the pattern of the DSA process will be described.
テンプレートを登録してパターン検出する場合でもDSA工程の不安定なパターン信号を使わず、エッチング後のガイドパターン画像や設計データから生成される疑似画像をテンプレートとして登録し、パターン検出に用いる例についても説明する。 Even when a template is registered and pattern detection is performed, an unstable pattern signal of the DSA process is not used, and a guide pattern image after etching or a pseudo image generated from design data is registered as a template and used for pattern detection. explain.
上記構成によれば、ブロックコポリマーやブレンドされたポリマーによる誘導組織化後の状態でパターン位置を認識し、計測することが可能となる。本方式では計測範囲は自動で設定される。 According to the said structure, it becomes possible to recognize and measure a pattern position in the state after induction organization by the block copolymer or the blended polymer. In this method, the measurement range is set automatically.
荷電粒子線装置の自動運転時にDSA工程のパターンを撮像する際、適切なフレーム数やプリドーズ時間を決定することができる。また、複数の評価値を用いることで安定したパターン位置検出や計測が可能となる。さらにDSAパターン荷電粒子線照射初期段階の画像からノイズレベルを計測しておきパターンエッジ信号とノイズを分離することでパターンの誤検出を減らすことができる。 When imaging the DSA process pattern during automatic operation of the charged particle beam apparatus, an appropriate number of frames and pre-dose time can be determined. Moreover, stable pattern position detection and measurement are possible by using a plurality of evaluation values. Furthermore, by detecting the noise level from the image at the initial stage of DSA pattern charged particle beam irradiation and separating the pattern edge signal and noise, pattern misdetection can be reduced.
テンプレートを登録して自動運転する場合は、エッチング後のガイドパターン画像や設計データから生成される疑似画像をテンプレートとして登録し、パターン検出に用いることで安定したパターン検出が可能となる。 When registering a template and performing automatic operation, it is possible to detect a stable pattern by registering a pseudo-image generated from an etched guide pattern image or design data as a template and using it for pattern detection.
図18は走査型電子顕微鏡の構成概要のブロック図である。全体制御部1825はユーザーインターフェース1828から作業者によって入力された電子の加速電圧、ウェーハ111の情報、観察位置情報などを基に、電子光学系制御装置1826、ステージ制御装置1827を介して、装置全体の制御を行っている。ウェーハ1811は図示されない試料搬送装置を介して、試料交換室を経由した後試料室1813にあるステージ1812上に固定される。
FIG. 18 is a block diagram of a schematic configuration of a scanning electron microscope. The
電子光学系制御装置1826は全体制御部1825からの命令に従い高電圧制御装置1815、第一コンデンサレンズ制御部1816、第二コンデンサレンズ制御部1817、二次電子信号増幅器1818、アライメント制御部1819、偏向信号制御部1822、対物レンズ制御部1821を制御している。
The electron
引出電極1802により電子源1801から引き出された一次電子線1803は第一コンデンサレンズ1804、第二コンデンサレンズ1806、対物レンズ1810により収束され試料1811上に照射される。途中電子線は絞り1805を通過し、アライメントコイル1808によりその軌道を調整され、また、偏向信号増幅器1820を介して偏向信号制御部1822から信号を受けた偏向コイル1809により試料上を二次元的に走査される。ウェーハ1811への一次電子線1803の照射に起因して、試料1811から放出される二次電子1814は二次電子検出器1807により捕捉され、二次電子信号増幅器1818を介して二次電子像表示装置1824の輝度信号として使用される。二次電子像表示装置1824の偏向信号と、偏向コイルの偏向信号とは同期しているため、二次電子像表示装置1824上にはウェーハ1811上のパターン形状が忠実に再現される。
A
また、パターンの寸法計測に使用する画像を作成するため、二次電子信号増幅器1818から出力される信号を画像処理プロセッサ1823内でAD変換し、デジタル画像データを作成する。さらにデジタル画像データから二次電子プロファイルを作成する。本実施例では画像処理プロセッサ1823のような演算装置を用いて、後述するような積算対象となる画像データの選択が行われる。また、演算装置や制御部を含めて単に制御装置と称することもある。
In addition, in order to create an image used for pattern dimension measurement, the signal output from the secondary
作成された二次電子プロファイルから計測する範囲を、手動、もしくは一定のアルゴリズムに基づいて自動選択し、選択範囲の画素数を算出する。一次電子線1803により走査された観察領域の実寸法と当該観察領域に対応する画素数から試料上での実寸法を計測する。
A range to be measured from the created secondary electron profile is selected manually or automatically based on a certain algorithm, and the number of pixels in the selected range is calculated. The actual dimension on the sample is measured from the actual dimension of the observation region scanned by the
なお、以上の説明では荷電粒子線装置の一例として、電子線を用いる走査型電子顕微鏡を例にとって説明したが、これに限られることはなく、例えばイオンビームを用いるイオンビーム照射装置であってもよい。 In the above description, a scanning electron microscope using an electron beam has been described as an example of a charged particle beam apparatus. However, the present invention is not limited to this. For example, an ion beam irradiation apparatus using an ion beam may be used. Good.
図19にガイドパターン付きDSAホールパターン計測に用いられる代表的なパターン画像の模式図1900を示す。DSAホールパターン画像の模式図1900には4つのガイドパターン付きDSAホールパターン(1901、1902、1903、1904)がある。ガイドとなるホールパターン(1911、1912、1913、1914)は一般に従来の光学式の露光装置によるリソグラフィ工程とエッチング工程によって形成される。通常DSAホールパターン(1921、1922、1923、1924)はブロックコポリマーやブレンドされたポリマーを塗布した後、アニール工程でポリマーが分離することによって誘導組織化される。その後、現像によって1つのポリマーが取り除かれエッチング工程を経てパターニングが完成する。しかしながら誘導組織化後の現像の代わりに電子線を照射することによって電子線に反応しやすいポリマー(例えばPMMAなど)がシュリンク現象によってもDSAホールのエッジが見えるようになる。このように現像前に電子線を照射する検査装置によっても局所的(検査点のみ)に分離したDSAパターン画像を得ることができる。なお、以下ではブロックコポリマーについて記載しているがブレンドされたポリマーに関しても同様である。 FIG. 19 shows a schematic diagram 1900 of a typical pattern image used for DSA hole pattern measurement with a guide pattern. There are four DSA hole patterns (1901, 1902, 1903, 1904) with four guide patterns in the schematic diagram 1900 of the DSA hole pattern image. Hole patterns (1911, 1912, 1913, 1914) serving as guides are generally formed by a lithography process and an etching process using a conventional optical exposure apparatus. Usually, the DSA hole pattern (1921, 1922, 1923, 1924) is inductively textured by applying a block copolymer or a blended polymer and then separating the polymer in an annealing process. Thereafter, one polymer is removed by development, and patterning is completed through an etching process. However, by irradiating an electron beam instead of development after induction organization, a polymer (for example, PMMA) that easily reacts to the electron beam can see the edge of the DSA hole even by the shrink phenomenon. In this way, a DSA pattern image that is locally separated (only inspection points) can be obtained by an inspection apparatus that irradiates an electron beam before development. The block copolymer is described below, but the same applies to the blended polymer.
図20はブロックコポリマーを塗布したDSAホールパターンに電子線を照射した場合にDSAホールが映像化される様子をフレームごとの画像を示した模式図である。電子線照射前の画像2000から徐々にガイドパターンとDSAホールパターンが現れてくる様子を示す(2000、2010、2020、2030、2040、2050)。電子線を照射した直後の画像2000ではガイドパターンもDSAホールもほとんど観察できない。電子線を十分照射した画像2050ではガイドパターンホールのエッジ2052とブロックコポリマーが分離した後のDSAホールパターンのボトム部2053がはっきりと観察できるようになる。ここではホールパターンのフレーム画像ごとの図を示したがラインパターンの場合は1ラインスキャンごとの信号プロファイルでもよい。またフレームを加算平均した画像を数枚おきに使用してもよい。
FIG. 20 is a schematic diagram showing an image of each DSA hole imaged when a DSA hole pattern coated with a block copolymer is irradiated with an electron beam. A mode in which a guide pattern and a DSA hole pattern gradually appear from an
図21は図20で説明したフレームごとの画像において、前後の画像の差分を計算した画像である。差画像2110はフレーム画像2010から2000を引いて求めた画像であり、同様に差画像2120はフレーム画像2020から2010を、差画像2130はフレーム画像2030から2020をそれぞれ引いて求めている。差画像2150はフレーム画像2050からフレーム画像2040を引いて求めているがその輝度値は0に近い値となっている。これはフレーム画像2050とフレーム画像2040でほとんど変化がなかったことを示している。本特許ではこの変化を捉えてフレーム数やガイドパターン位置およびDSAパターン位置を検出する。このように同じ対象物に対するビーム走査の過程で抽出された複数の画像間の比較を行うことによって、適正な装置条件の選択が可能となる。異なるフレーム数によって得られた複数の画像は、基本的には同じ対象物であり、言わば自己相関評価を行っていることになる。例えば、予め参照画像を用意しておき、その参照画像との比較に基づいて装置条件を選択する場合等に比較して、高精度な評価を行うことが可能となる。
FIG. 21 is an image obtained by calculating the difference between the preceding and succeeding images in the image for each frame described in FIG. The
図22は図20のフレーム画像から求めた評価値(例えば画素分散)をプロットしたグラフ2200である。プロット点2210は図20の画像2000の評価値であり、プロット点2211は画像2010の評価値である。以下、同様にプロット点2212は画像2020の評価値、プロット点2213は画像2030の評価値、プロット点2214は画像2040の評価値、プロット点2215は画像2050の評価値である。電子線を照射して徐々にパターンが鮮明になるにつれて評価値が大きくなり(2211、2212)、十分に電子線が照射されると評価値の変化は飽和している(2213、2214、2215)様子が分かる。
FIG. 22 is a
図21の差画像から求めた評価値(例えば輝度積算値)をプロットしたものを図23に示す。プロット点2310は図21の画像2110の評価値であり、プロット点2311は画像2120の評価値である。以下、プロット点2312は画像2130の評価値、プロット点2313は画像2140の評価値、プロット点2314は画像2150の評価値である。電子線が照射される始めた直後は画像の変化が大きいためプロット点23610やプロット点2311の評価値は大きい値となっている。画像の変化が飽和する後半(プロット点2312、プロット点2313、プロット点2314)では徐々に一定の評価値に収束していることが分かる。
FIG. 23 shows a plot of evaluation values (for example, integrated luminance values) obtained from the difference image in FIG.
以上のような電子線の照射によるブロックコポリマーが分離してく様子を捉えた評価値を利用してガイドパターンとDSAホールパターンの位置を検出する手順を図24に示す。 FIG. 24 shows a procedure for detecting the positions of the guide pattern and the DSA hole pattern using the evaluation value that captures the state where the block copolymer is separated by the electron beam irradiation as described above.
ステージ1812を駆動して計測パターンの存在するウェーハ上の位置へ視野を移動する(S2401)。倍率等の撮像条件を設定した後(S2402)、電子線をスキャンしながら(S2403)画像を取得する(S2404)。取得した画像は画像処理プロセッサ1823に転送され、画像処理プロセッサ1823において各画像に対する評価値を計算する(S2405)。評価値は例えば画像分散値や微分画像の画素値の総和などを使用する。対象とする領域は全画素値でもよいし、パターンを認識した後のエッジ部の画素値を選択的に使用して計算してもよい。
The
各画像の評価値に対してあらかじめ決めておいたしきい値に対する条件に従ってスキャン、画像取得、評価値の計算を繰り返す(S2406)。評価値がしきい値に対して判定条件を満たした場合、積算画像を作成する(S2407)。図22の場合、しきい値2240以上となったフレーム数の区間2250の評価値2213、2214、2215に対するフレーム画像2030、2040、2050を加算平均した画像を出力する。
Scanning, image acquisition, and evaluation value calculation are repeated in accordance with a predetermined threshold condition for the evaluation value of each image (S2406). When the evaluation value satisfies the determination condition with respect to the threshold value, an integrated image is created (S2407). In the case of FIG. 22, an image obtained by averaging the
図23の差画像から求められた評価値を使う場合、しきい値2340以下となったフレーム数2330以降の区間2350に含まれるフレーム画像2030、2040、2050を加算平均した画像を出力する。
When the evaluation value obtained from the difference image in FIG. 23 is used, an image obtained by averaging the
即ち、図24の例では、シュリンク量が所定の値以下となるまでのフレーム数が、特定ポリマーを収縮、及びその経過をモニタするためのものであり、それ以降のフレームによって得られる信号が、測定用画像を形成するための積算対象となる。このような条件を制御装置内等に設けられた記憶媒体に、DSAパターンの種類に関連付けて記憶させておくことによって、後に対象パターンに応じた適切な装置条件を読み出すことが可能になる。 That is, in the example of FIG. 24, the number of frames until the shrink amount becomes a predetermined value or less is for shrinking the specific polymer and monitoring its progress, and the signal obtained by the subsequent frames is This is an integration target for forming a measurement image. By storing such conditions in a storage medium provided in the control device or the like in association with the type of DSA pattern, it is possible to read out an appropriate device condition corresponding to the target pattern later.
次にガイドパターン中心およびDSAホールパターン中心を検出する方法を説明する。まず図22において、しきい値2240以下となったフレーム数の区間2260または図23のしきい値2340以上となったフレーム区間2360に対する図23の評価値2310、2311、2312に対応する差画像を積算した図25のような画像25800を作成する。ガイドパターン部のエッジ25802およびDSAホールパターン部2503のように電子線照射による輝度値の変化が大きい部分がパターンエッジとして輝度が高くなる。
Next, a method for detecting the center of the guide pattern and the center of the DSA hole pattern will be described. First, in FIG. 22, the difference images corresponding to the
差画像の累積加算画像25800からホールパターンの中心位置を検出する(S2408)。中心位置の検出にはブロブ抽出後の重心や一般化ハフ変換によってガイドパターンのエッジとDSAパターンのエッジを別々に検出することができる(S2409)(S2410)。ブロブを解析することでエッジの連続性を評価値とすることも可能である。画像の空間微分から微分強度を算出して、エッジ位置における微分強度のばらつきを評価値とすることも可能である。エッジの連続性、微分強度のばらつきを評価値として用いる方法はラインパターンでも応用が可能である。また一般化ハフ変換によればハフ空間の累積値を評価値として用いることができる。 The center position of the hole pattern is detected from the accumulated image 25800 of the difference images (S2408). For detection of the center position, the edge of the guide pattern and the edge of the DSA pattern can be detected separately by the center of gravity after blob extraction and the generalized Hough transform (S2409) (S2410). It is also possible to use edge continuity as an evaluation value by analyzing a blob. It is also possible to calculate the differential intensity from the spatial differential of the image and use the variation of the differential intensity at the edge position as an evaluation value. The method of using the continuity of the edge and the variation of the differential intensity as the evaluation value can also be applied to the line pattern. Further, according to the generalized Hough transform, the accumulated value of the Hough space can be used as the evaluation value.
ホールパターン中心を検出する別の方法としては、あらかじめ登録しておいたパターンのテンプレートとのマッチング等でホールパターンの中心位置を検出することもできる。この場合、あらかじめ登録する画像は電子線を十分に照射後の画像2050のような画像をテンプレートとして使用する。
As another method for detecting the center of the hole pattern, the center position of the hole pattern can be detected by matching with a template of a pattern registered in advance. In this case, as an image to be registered in advance, an image such as an
図22で説明した評価値は画素分散であったがテンプレートマッチングを実行する場合は相関値を評価値として使用することもできる。 Although the evaluation value described with reference to FIG. 22 is pixel dispersion, the correlation value can also be used as the evaluation value when performing template matching.
テンプレートを用いたホールパターン中心を検出する別の方法として図26に示すようなテンプレートに設計データから生成したエッジ輪郭線2601やポリマー塗布前のガイドパターンの画像2602を使用することもできる。設計データを用いる場合はパターンのエッジ情報のみとなるので積算した差画像2600とマッチングを実施して中心位置を検出する。ポリマー塗布前のガイドパターン画像を使用する場合もソーベルフィルタなどの微分フィルタを適用したエッジ強調画像2603をテンプレートとして使用し差画像2500とマッチングを実施して中心位置を検出する。中心位置を検出した後、測長カーソルを配置し(S2411)、測長を実行する(S2412)。図20のように画像内に複数のパターンが含まれる場合はすべてのパターンに対して(S2409)〜(S2412)を実施する。中心位置と測長カーソルとの位置関係を予め登録しておくことによって、測長対象となるホールのエッジ部分に正確に測長ボックスを設定することが可能となる。
As another method for detecting the center of the hole pattern using the template, an
図24のフローにおいて撮像条件をあらかじめ記憶しておき、自動運転時に再現してスキャンを実行することもできる。この場合、図22のしきい値2240以下となったフレーム数2230または図23のしきい値2340以上となったフレーム区間630からプリドーズするフレーム数やフレーム数から換算した時間を撮像条件としてすることも可能である。
In the flow of FIG. 24, the imaging conditions can be stored in advance, and the scan can be executed by reproducing during the automatic operation. In this case, the number of frames 2230 having the threshold value 2240 or less in FIG. 22 or the number of frames pre-dosed from the frame section 630 having the
DSAパターンのエッジ強度が弱く検出が困難な場合の検出について図27に示す。まず、ガイドパターン(2702)のみをエッジ検出しガイドパターンの重心を求め(2704)、その重心を基準として放射状にDSAパターンのエッジを検出する(図27)。角度方向を横軸に半径方向を縦軸にしてグラフを描くと2705のようになり、この波のうねりを検出すればエッジのばらつきを評価することが可能である。エッジが安定していない場合、2705のようにエッジ位置のばらつきが大きいいが、2706、2708のようにエッジが安定してくるとエッジの変化が緩やかになる(2707,2709)。このようにエッジのばらつきをモニタすることで、パターンが安定してきてから画像積算を開始することが可能である。 FIG. 27 shows detection when the DSA pattern edge strength is weak and difficult to detect. First, the edge of only the guide pattern (2702) is detected to obtain the center of gravity of the guide pattern (2704), and the edge of the DSA pattern is detected radially with reference to the center of gravity (FIG. 27). When the graph is drawn with the angle direction as the horizontal axis and the radial direction as the vertical axis, the result is 2705. By detecting this wave undulation, it is possible to evaluate the variation of the edge. When the edge is not stable, the variation of the edge position is large as in 2705, but when the edge becomes stable as in 2706 and 2708, the change of the edge becomes gradual (2707, 2709). By monitoring edge variations in this way, image integration can be started after the pattern has stabilized.
これまで説明したDSAパターンの計測に関して、計測に必要なパラメータを設定するユーザーインターフェースの例を図28に示す。評価値しきい値は、図22(2230)、図23(2330)で積算開始枚数を設定するしきい値として設定する。自動判定を実行する場合はAuto(2802)にチェックをつけ、手動で設定するにはそのしきい値を設定する(2803)。Frame数は図22(2250),図23(2350)における計測画像の積算Frame数を設定する。自動で実行する場合は、Auto(2805)、手動で実行する場合はManual(2806)を設定する。Pattern Information(2807)では、ガイドパターン(2808)、DSAパターン(2809)の最小許容サイズ、最大許容サイズ、ガイドパターンとDSAパターンの重心ずれ許容値(2810)を設定する。これらの値が許容値範囲外の場合は計測エラーとすればパターンサイズ、ずれ量をリアルタイムモニタできる。 FIG. 28 shows an example of a user interface for setting parameters necessary for measurement regarding the DSA pattern measurement described so far. The evaluation value threshold value is set as a threshold value for setting the cumulative start number in FIGS. 22 (2230) and 23 (2330). To execute automatic determination, check Auto (2802), and to set it manually, set the threshold value (2803). As the number of frames, the integrated number of frames of the measurement image in FIG. 22 (2250) and FIG. 23 (2350) is set. Set Auto (2805) for automatic execution, and Manual (2806) for manual execution. In Pattern Information (2807), the minimum allowable size and the maximum allowable size of the guide pattern (2808) and the DSA pattern (2809), and the gravity center shift allowable value (2810) of the guide pattern and the DSA pattern are set. If these values are outside the allowable range, the pattern size and deviation amount can be monitored in real time if a measurement error occurs.
101 シリコンウェハ
102 ガイドパターン
110 複合ポリマー材
111 ポリマー
112 ポリマー
201 電子源
202 引出電極
203 集束レンズ
204 ブランカ
205 ファラデーカップ
206 インレンズ検出器
207 偏向器
208 対物レンズ
209 斜方検出器
210 観察試料
211 試料ステージ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に荷電粒子ビームを走査することによって得られる荷電粒子に基づいて画像を形成するときに、前記高分子化合物に対して荷電粒子ビームを走査、及び当該走査に基づいて得られる画像の評価を行い、前記荷電粒子ビームの走査によって前記高分子化合物に含まれる特定のポリマーを収縮させるまで、前記荷電粒子ビームの走査と画像の評価を繰り返し、前記特定のポリマーを収縮させたときの走査条件を、積算用画像取得用の走査前の前記荷電粒子ビームの走査条件として設定することを特徴とする荷電粒子線装置の装置条件設定方法。 In an apparatus condition setting method of a charged particle beam apparatus for setting a scanning condition when scanning a charged particle beam on a sample,
When forming an image based on charged particles obtained by scanning a charged particle beam on a polymer compound used in self-organized lithography technology, the charged particle beam is scanned with respect to the polymer compound, and the scanning is performed. It evaluates the image obtained on the basis of the up to contract the specific polymer contained in the polymer compound by the scanning of the charged particle beam, repeating the evaluation of the scanned image of the charged particle beam, the specific polymer A method for setting an apparatus condition of a charged particle beam apparatus, comprising: setting a scanning condition at the time of contraction as a scanning condition of the charged particle beam before scanning for acquiring an image for integration.
前記走査に基づいて得られる画像は、異なるフレームにて取得された画像の差画像であることを特徴とする荷電粒子線装置の装置条件設定方法。 In claim 1,
An apparatus condition setting method for a charged particle beam apparatus, wherein an image obtained based on the scanning is a difference image of images acquired in different frames.
前記走査に基づいて得られる画像は、1のフレームと、その1つ前、或いは1つ後のフレーム走査によって得られる画像であって、当該1のフレームの画像と、その1つ前、或いは1つ後のフレームの画像との差分が所定値以下となったときに、上記所定の条件を満たしたと判定することを特徴とする荷電粒子線装置の装置条件設定方法。 In claim 1,
The image obtained based on the scan is an image obtained by scanning one frame and one frame before or one frame after the image, and the image of the one frame and one or the previous image or 1 An apparatus condition setting method for a charged particle beam apparatus, comprising: determining that the predetermined condition is satisfied when a difference from an image of a subsequent frame becomes a predetermined value or less.
前記評価結果が所定の条件を満たした走査の後の走査によって得られる荷電粒子の検出に基づいて、積算画像を形成することを特徴とする荷電粒子線装置の装置条件設定方法。 In claim 1,
An apparatus condition setting method for a charged particle beam apparatus, wherein an integrated image is formed based on detection of charged particles obtained by a scan after a scan in which the evaluation result satisfies a predetermined condition.
前記走査に基づいて得られる画像は、異なるフレームにて取得された画像の差画像であって、当該差画像を積算して積算差画像を形成することを特徴とする荷電粒子線装置の装置条件設定方法。 In claim 1,
The image obtained based on the scan is a difference image of images acquired in different frames, and the difference image is accumulated to form an accumulated difference image. Setting method.
前記積算差画像に基づいて、ホールパターンの中心を検出することを特徴とする荷電粒子線装置の装置条件設定方法。 In claim 5,
An apparatus condition setting method for a charged particle beam apparatus, wherein the center of a hole pattern is detected based on the accumulated difference image.
前記画像に含まれるホールパターンの中心の検出に基づいて、パターンを測定するための測長ボックスを設定することを特徴とする荷電粒子線装置の装置条件設定方法。 In claim 1,
An apparatus condition setting method for a charged particle beam apparatus, wherein a length measuring box for measuring a pattern is set based on detection of a center of a hole pattern included in the image.
当該制御装置は、前記荷電粒子ビームの走査に基づいて得られる画像を評価し、前記荷電粒子ビームの走査によって自己組織化リソグラフィ技術に用いられる高分子化合物に含まれる特定のポリマーを収縮させるまで、前記荷電粒子ビームの走査と画像の評価を繰り返し、前記特定のポリマーを収縮させたときの前記荷電粒子ビームの走査条件を、積算用画像取得用の走査前の前記荷電粒子ビームの走査条件として設定することを特徴とする荷電粒子線装置。 A scanning deflector that scans a charged particle beam emitted from a charged particle source, a detector that detects charged particles obtained by scanning the charged particle beam with respect to a sample, and an output of the detector are integrated to form an image In a charged particle beam apparatus equipped with a control device,
The controller evaluates an image obtained based on the scanning of the charged particle beam, and until the specific polymer contained in the polymer compound used in the self-organized lithography technology is contracted by the scanning of the charged particle beam . Scanning of the charged particle beam and image evaluation are repeated, and the scanning condition of the charged particle beam when the specific polymer is contracted is set as the scanning condition of the charged particle beam before scanning for accumulating image acquisition. A charged particle beam apparatus characterized by:
前記走査に基づいて得られる画像は、異なるフレームにて取得された画像の差画像であることを特徴とする荷電粒子線装置。 In claim 8,
An image obtained based on the scanning is a difference image between images obtained in different frames.
前記走査に基づいて得られる画像は、1のフレームと、その1つ前、或いは1つ後のフレーム走査によって得られる画像であって、前記制御装置は、当該1のフレームの画像と、その1つ前、或いは1つ後のフレームの画像との差分が所定値以下となったときに、上記所定の条件を満たしたと判定することを特徴とする荷電粒子線装置。 In claim 8,
The image obtained on the basis of the scan is an image obtained by scanning one frame and one frame before or after the one frame, and the control device includes the image of the one frame and the first frame. A charged particle beam apparatus characterized by determining that the predetermined condition is satisfied when a difference from an image of a previous or next frame becomes a predetermined value or less.
前記制御装置は、前記評価結果が所定の条件を満たした走査の後の走査によって得られる荷電粒子の検出に基づいて、積算画像を形成することを特徴とする荷電粒子線装置。 In claim 8,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the control device forms an integrated image based on detection of charged particles obtained by scanning after the scanning in which the evaluation result satisfies a predetermined condition.
前記走査に基づいて得られる画像は、異なるフレームにて取得された画像の差画像であって、前記制御装置は当該差画像を積算して積算差画像を形成することを特徴とする荷電粒子線装置。 In claim 8,
An image obtained based on the scanning is a difference image of images acquired in different frames, and the control device integrates the difference images to form an accumulated difference image, apparatus.
前記制御装置は、前記積算差画像に基づいて、ホールパターンの中心を検出することを特徴とする荷電粒子線装置。 In claim 12,
The charged particle beam device, wherein the control device detects a center of a hole pattern based on the integrated difference image.
前記制御装置は、前記画像に含まれるホールパターンの中心の検出に基づいて、パターンを測定するための測長ボックスを設定することを特徴とする荷電粒子線装置。 In claim 8,
The charged particle beam apparatus, wherein the control device sets a length measuring box for measuring a pattern based on detection of a center of a hole pattern included in the image.
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