JP7155414B2 - 検査装置調整システムおよび検査装置調整方法 - Google Patents

検査装置調整システムおよび検査装置調整方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7155414B2
JP7155414B2 JP2021519197A JP2021519197A JP7155414B2 JP 7155414 B2 JP7155414 B2 JP 7155414B2 JP 2021519197 A JP2021519197 A JP 2021519197A JP 2021519197 A JP2021519197 A JP 2021519197A JP 7155414 B2 JP7155414 B2 JP 7155414B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inspection
sample
analysis result
inspection device
model
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
JP2021519197A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020230286A1 (ja
Inventor
太一 前田
裕子 笹氣
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 Tech 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 Tech Corp filed Critical Hitachi High Tech Corp
Publication of JPWO2020230286A1 publication Critical patent/JPWO2020230286A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7155414B2 publication Critical patent/JP7155414B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
    • G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/705—Modelling or simulating from physical phenomena up to complete wafer processes or whole workflow in wafer productions
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70625—Dimensions, e.g. line width, critical dimension [CD], profile, sidewall angle or edge roughness
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/261—Details
    • H01J37/265—Controlling the tube; circuit arrangements adapted to a particular application not otherwise provided, e.g. bright-field-dark-field illumination
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/611—Specific applications or type of materials patterned objects; electronic devices
    • G01N2223/6116—Specific applications or type of materials patterned objects; electronic devices semiconductor wafer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/646—Specific applications or type of materials flaws, defects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10056—Microscopic image
    • G06T2207/10061—Microscopic image from scanning electron microscope
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/21—Focus adjustment
    • H01J2237/216—Automatic focusing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2813—Scanning microscopes characterised by the application
    • H01J2237/2814—Measurement of surface topography
    • H01J2237/2816—Length

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

本発明は、試料の検査装置を自動調整する技術に関する。なお、試料には半導体ウェハ(以下、ウェハとも称する)が含まれる。また、検査装置には、観測装置も含まれる。
電子線を試料に照射(1次電子)し、試料から二次的に発生する信号電子(2次電子)を検出して画像を得る検査装置として、SEM(Scanning Electron Microscope)がある。半導体ウェハを検査する検査装置にはSEMを用いたものがあり、その一つにCD-SEM(Critical Dimension SEM)がある。半導体は年々微細化が進んでおり、CD-SEMに対しては、分解能や計測再現性の向上、検査装置間の計測誤差の低減などの要求が高まっている。高分解能なSEM画像を得るには、電子線をウェハに照射する際の光学条件を正しく設定する必要がある。光学条件とは、例えば、電子線の加速電圧、レンズの励磁電流、各種電極の電圧などである。これらの条件の最適値は、ウェハの仕様や観察位置であるフォーカスポイントにより異なる。ウェハは材質やパターン形状が様々であり、検査するウェハの種類が大きく異なる場合には最適な光学条件を再度調整する必要がある。また、調整作業は複数の光学条件を扱う複雑な作業のため、対象となるCD-SEMの仕組みを詳細に理解している者以外は実施が困難である。すなわち、CD-SEMを顧客へ納品した後であっても、検査ウェハが大きく変更される場合は、専門の業者が顧客先にて光学条件を調整する必要がある。CD-SEMは生産ラインに組み込まれているため、調整のためにCD-SEMを止めると、ウェハの生産効率が低下する。このため、CD-SEMに対して光学条件設定の自動化と迅速化が求められている。
特許文献１には、解析とウェハの観察画像を用いて光学条件を自動最適化する手法が開示されている。これは、解析結果と観察画像を比較し、解析モデルを補正することにより、検査装置に最適な光学条件を得る手法である。ウェハ表面に微小なうねりがある場合、観察位置が変わると高さが変化するため最適な光学条件が変わるが、補正された解析モデルがあると高さに対して最適な光学条件を予測することができる。
また、特許文献２には、あらかじめ撮影したウェハの特徴的な画像をモデルとして用い、ウェハの観察位置を自動探索する手法が開示されている。これは、特定の観察位置を探す際に、あらかじめ撮影した画像に一致する場所を、パターン認識を用いて検出すると供に、撮影したときの光学条件を記憶しておき、観察位置を検出したときに光学条件を自動的に設定するものである。
特開2006-32202号公報 特開平09-245709号公報
特許文献１では、ウェハの観察画像を用いて解析モデルを補正し最適な光学条件を予測する。しかしながら、この手法は観察画像が必要となるため、ウェハを入手しないと適用できない。
特許文献２においても、同様にウェハの画像が必要となり、ウェハを入手しないと適用できない。また、画像撮影に使用した限られた光学条件しか記憶していないため、撮影した位置以外では、最適な光学条件が得られるとは限らない。
本発明は、半導体開発のトレンドや顧客情報から予測し、ウェハの解析モデルを作成して、光学条件を解析により予測しておき、顧客ウェハの仕様が把握でき次第、光学条件に優先度をつけて提示することにより、迅速に光学条件の設定を実施することを目的とする。
上記課題を解決するために、検査装置のモデルを示す検査装置モデル、試料のモデルを示す試料モデルおよびフォーカスポイントが対応付けられている解析結果を記憶するデータベースを利用して、検査装置での試料に対する検査・撮像における光学条件を特定する。より具体的には、解析結果には対応する画像データ（パターン）を記憶しておき、検査装置で撮像された画像データ（パターン）に類似するが画像を検索し、検索された画像の解析結果を示す光学条件を特定する。
また、本発明には、指定された優先順位に従った光学条件の候補を抽出することも含まれる。
本発明によれば、より効率的に光学条件を設定することができる。
実施例１に係る検査装置自動調整システムの構成図である。 CD-SEMの構成の一例を示す図である。 実施例１に係る検査装置自動調整システムの利用時のフローを示す図である。 実施例１に係る検査装置自動調整システムの入力画面の一例である。 実施例１に係る検査装置自動調整システムの解析結果DB１０４の一例である。 実施例１に係る検査装置自動調整システムの利用時のフローを示す図である。 実施例１に係る検査装置自動調整システムの入力画面の一例である。 実施例１に係る検査装置自動調整システムの最適光学条件抽出のフローを示す図である。 実施例２に係る検査装置自動調整システムの構成図である。 実施例３に係る寸法のばらつきに対応するためのフローを示す図である。
顧客ウェハを入手後、迅速に最適な光学条件を設定するには、あらかじめウェハの材質やパターンの予測に基づいたウェハの解析モデルを作成し、解析により光学条件を求めておくことが有効である。そこで、検査装置の設計中もしくは設計後、顧客ウェハを入手する前に解析を実行し解析結果DBを作成しておく。また、解析モデルには、試料に関する試料モデルと、検査装置に対する検査装置モデルが含まれる。さらに、試料モデルには、半導体ウェハに対するウェハモデルが含まれる。なお、本明細書での「最適」とは、所定条件(指標)に合致するものを含み、必ずしも最も適切との意味に限定される用語ではない。
以下、本発明の実施例について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１に、実施例１に係る検査装置自動調整システムを示す。検査装置自動調整システムは、モデルDB１０１、解析条件設定IF１０２、解析実行部１０３、解析結果DB１０４、観察条件設定IF１０５、ウェハパターン検索部１０６、光学条件抽出部１０７、光学条件設定部１０８により構成される。モデルDB１０１、解析条件設定IF１０２、解析実行部１０３、解析結果DB１０４を解析結果DB作成部１０９とし、観察条件設定IF１０５、ウェハパターン検索部１０６、光学条件抽出部１０７、光学条件設定部１０８を最適光学条件抽出部１１０とする。
解析結果DB作成部１０９の構成について説明する。解析結果DB作成部１０９では、モデルDB１０１の検査装置の解析モデルとウェハの解析モデルを用いて解析条件設定IF１０２にて解析条件を設定し、解析実行部１０３にて解析を実行し結果を解析結果DB１０４に蓄積する。モデルDB１０１は、解析に用いる検査装置の解析モデルやウェハの解析モデルをあらかじめ作成しておき蓄積するDBである。検査装置のモデルは、検査装置メーカが設計し顧客へ納品する検査装置の解析モデルである。検査装置の解析モデルは、例えば、設計時に設計者が活用した光学系や機械系の解析モデルであり、近似式で表したシンプルなモデルや有限要素法などの手法を用いた大規模なモデルである。検査装置の設計段階では、顧客ウェハの仕様を完全に把握するのは困難である。このため、ウェハのモデルは、半導体デバイスの動向や顧客情報に基づいて、複数種類作成する。解析条件設定IF１０２は、光学条件、フォーカスポイント、解析に用いる検査装置のモデルである検査装置モデル、ウェハのモデルであるウェハモデルを解析条件として入力する画面である。後ほど詳細を説明する。解析実行部１０３は解析条件設定IFに入力した検査装置モデルとウェハモデルをモデルDB１０１から抽出し、光学条件とフォーカスポイントを入力として解析を実行する。解析結果DB１０４は、解析実行部１０３から得られた解析結果と、解析条件、解析モデルを関連付けて保存する。
最適光学条件抽出部１１０の構成について説明する。観察条件設定IF１０５は、観察するウェハ仕様と、観察位置であるフォーカスポイント、観察する際に最適化する性能の指標とそれぞれの優先度を入力する画面である。後ほど詳細を説明する。ウェハパターン検索部１０６は、解析結果DB１０４より、観察するウェハパターンと類似のウェハのウェハパターンを検索する。光学条件抽出部１０７は、検索された類似のウェハパターンとフォーカスポイントに対応した最適光学条件を抽出する。最適光学条件の抽出処理については、後ほど詳細を説明する。光学条件設定部１０８は、光学条件抽出部１０７により抽出された光学条件を出力する。この出力には、光学条件に対応した装置制御信号を生成し検査装置に設定することや、光学条件を表示画面に表示することも含まれる。後者の場合、表示画面の表示内容を参照したユーザの入力によりが光学条件を検査装置に設定される。なお、図示しないが、最適光学条件抽出部１１０は、検査装置に設置されるか、接続されている。また、解析結果DB作成部１０９および最適光学条件抽出部１１０は、情報処理装置で実現されるものであり、各機能はプログラムに従って演算を行うＣＰＵの如き処理装置で実行される。
以上のように、本実施例は、顧客ウェハの入手前に顧客ウェハパターンを予測し解析モデルを作成し、最適な光学条件を解析により予測しておくことが可能になる。このことで、迅速に最適な光学条件を見出すことができる。例えば、顧客ウェハパターンが明らかになり次第光学条件を見出すことが可能になる。
以下は、図２に示すCD-SEMを、検査装置として、実施例１に係る検査装置自動調整システムの処理方法を具体的に示す。図２はCD-SEMの構成の一例を示す断面図である。CD-SEMは、内部が真空に保たれたカラム２０１を備える。カラム２０１内部には、電子源２０２と、電子線を集束させる第１コンデンサーレンズ２０３と、第２コンデンサーレンズ２０４と、電子線を偏向する偏向器２０５と、電子線を試料２０７に集束させる対物レンズ２０６と、試料を固定するステージ２０８と、電子を検出する検出器２０９を備える。電子源２０２から照射された１次電子２１０は、コンデンサーレンズにて像面C1、C2に集束しながら電流値などが制御され、対物レンズにて試料上に集束される。試料から反射した２次電子２１１は、検出器２０９にて検出され画像となって表示される。
高分解能な画像を得るための光学条件としては、例えば、電子源からの電子線を加速する加速電圧、コンデンサーレンズや対物レンズの励磁電流、偏向器の電流や電圧が挙げられる。また、高分解能な画像を得るために検査装置に求められる性能の指標としては、収差やアクセプタンスが挙げられる。収差とは、レンズなどによって電子線が集束する場合、完全には一点に集まらないことであり、値が大きいと像の歪みやぼけにつながる。アクセプタンスとは、2次電子が検出器に回収される割合を表し、値が小さいと鮮明な画像を得ることができない。従来はウェハを入手後、画像を見ながら最適な光学条件を探索している。
図３に、解析結果DB作成部１０９にて解析結果DB１０４を作成する際のユーザの利用手順と処理フローを示す。ユーザは、顧客ウェハを入手する前に、ウェハのモデルを半導体デバイスの動向や顧客情報に基づいて作成し、解析を行い、解析結果DB１０４を作成する。まず、解析に用いる検査装置モデル、ウェハモデルを準備しモデルDB１０１に登録する（ステップ３０１）。次に、解析条件設定IF１０２にモデル、フォーカスポイント、光学条件を設定する（ステップ３０２）。
ユーザが、図４の解析条件設定IFを操作する。これは最適光学条件抽出部１１０が有する表示画面ないしCD-SEMに接続された表示画面に表示されるものである。解析条件設定IFの画面４０１は、モデル設定部４０２、フォーカスポイント選択部４０３、光学条件入力設定部４０４、解析実行ボタン４０５にて構成される。モデル設定部４０２には、モデルDBに登録されている検査装置モデルとウェハモデルの記号を入力することにより、解析に用いるモデルを選択する。フォーカスポイント選択部４０３には、表面、もしくは溝底といったあらかじめウェハモデルと関連付けられているフォーカスポイントを選択する。または、任意のフォーカスポイントを入力してもよい。光学条件入力設定部４０４には、加速電圧、電極電圧、励磁電流などの条件を入力する。なお、効率よく解析を行うことを想定し、それぞれの条件の最大値と最小値と刻み幅を入力し、各組み合わせ条件を自動的に生成してもよい。そして、画面上に設けられた解析実行ボタン４０５を押下することにより、解析実行部１０３にて解析を実行しアクセプタンスや収差などの性能や、観察画像を求める。（ステップ３０３）。
次に解析に用いたモデル、解析条件である光学条件、解析結果を関連付けた各解析結果で構成される解析結果DB１０４を作成する（ステップ３０４）。図５に解析結果DB１０４の一例を示す。一つの行に解析に用いた検査装置モデル、ウェハモデルと、解析の入力条件であるフォーカスポイントと光学条件、解析の出力結果性能、画像をまとめて１つの結果を格納する。モデルや光学条件が異なる場合は、行を新たに追加し結果を格納する。
図６に最適光学条件抽出部１１０にて、最適光学条件を抽出する際のユーザの利用手順と当該最適光学条件抽出部１１０の処理フローを示す。本処理では、ユーザが利用手順として図７の観察条件設定IFを操作し、最適光学条件抽出部１１０は本操作に応じた処理を行う。利用手順で用いられる観察条件設定IFの画面７０１は、ウェハ仕様設定部７０２、登録ウェハモデル選択部７０３、フォーカスポイント選択部７０４、最適化指標・優先度設定部７０５、最適条件抽出ボタン７０６にて構成される。この観察条件設定IFは、図４と同様に最適光学条件抽出部１１０が有する表示画面ないしCD-SEMに接続された表示画面に表示されるものである。なお、フォーカスポイント選択部７０４は、図４に示すフォーカスポイント選択部４０３と同様の機能を有する。
以下、利用手順および処理手順のそれぞれを説明する。まず、ユーザは顧客ウェハの仕様を入力するか、あらかじめ登録されているウェハモデルから顧客ウェハに近いウェハを選択する。ユーザは、ウェハ仕様設定部７０２を用いて、顧客ウェハの仕様を入力する。顧客ウェハの仕様は、低倍率で撮影したSEM画像の表面や断面の画像ファイル、溝幅や溝深さなどの幾何学形状をウェハの仕様として入力される。これら仕様に関しては、ネットワークや記憶媒体を介して顧客側から送付されるデータであり、図示しないインターフェースを介して最適光学条件抽出部１１０が受け付ける。また、顧客から標準ウェハとして提供されたものを検査装置で撮像し、これを仕様として用いてもよい。
また、登録ウェハモデル選択部７０３は、例えば、ウェハの表面パターン形状から類似のものを選択するために用いられる。その内容、登録ウェハモデル選択部７０３に表示された各モデルと、仕様に含まれる画像を目視で比較して、類似するモデルをユーザが選択する。
またさらに、ユーザは、フォーカスポイント選択部７０４に、表面、もしくは溝底といったフォーカスポイント、すなわち検査装置が試料に対してピントを合わせる場所を示すフォーカスポイントを入力する。
つまり、最適光学条件抽出部１１０の観察条件設定IF１０５では、これら各入力・選択を受け付ける（ステップ６０１）。
次に、ユーザは、最適化指標・優先度設定部７０５に対して、ウェハを観察する際に優先する指標とその数値と優先度を入力する。例えば、収差やアクセプタンスの狙いとする数値や、優先度である。つまり、観察条件設定IF１０５では、これら各入力を受け付ける（ステップ６０２）。
そして、画面上に設けられた最適条件抽出ボタン７０６をユーザが押下することにより、最適光学条件抽出部１１０のウェハパターン検索部１０６が、パターンが類似のウェハでフォーカスポイントが一致するウェハパターンを検索する（ステップ６０３）。この検索の詳細は、以下のとおりである。まず、ステップ６０１で登録ウェハモデル選択部７０３を利用して選択されたモデルに対応する「ウェハモデル」を含む解析結果を解析結果DB１０４から一次抽出する。そして、CD-SEMで検出された画像（観察された画像）を受けつけ、これに類似する画像を、一次抽出された解析結果から二次抽出、つまり検索を行う。つまり、画像検索により所定以上の類似度を有するなど予め定めた基準を満たす画像を検索する。この検索は例えば機械学習を利用し、類似の画像を検索することで実現してもよい。
なお、本実施例では、一次抽出を行ったがこれを省略してもよい。この場合、ステップ６０１の登録ウェハモデル選択部７０３を利用した選択やウェハ仕様設定部７０２を用いた仕様の入力を省略してもよい。
次に、検索したウェハにおける最適光学条件が抽出される（ステップ６０４）。つまり、光学条件抽出部１０７が、ステップ６０３で検索された画像を有する解析結果に含まれる光学条件を、最適光学条件として抽出する。
ここで、類似ウェハにおける最適光学条件を抽出するステップ６０４の詳細な処理を図８に示す。この処理は、光学条件抽出部１０７で行われる。まず、解析結果DB１０４から類似のウェハにおいてフォーカスポイントが一致する解析結果を抽出する（ステップ８０１）。つまり、ステップ６０３で検索された画像を含むデータのフォーカスポイントが、ステップ６０１でフォーカスポイント選択部７０４を介して入力されたフォーカスポイントと一致するフォーカスポイントを有する解析結果を特定する。なお、解析結果が所定数(例えば、１つ)で場合、以下の処理を省略し、本ステップで抽出された解析結果に含まれる光学条件を抽出し、処理を終了してもよい。この場合、特定された光学条件を出力する。出力先は、最適光学条件抽出部１１０が有する表示画面でもよいし、図２のCD-SEMでもよい。図２のCD-SEMの場合、CD-SEMでは光学条件を受け付け、これに従って光学条件を調整される。
次に、観察条件設定IF１０５に設定した性能の指標と優先度に合わせて解析結果の抽出条件を作成する（ステップ８０２）。つまり、ステップ６０２において、最適化指標・優先度設定部７０５を介して入力された指標とその数値の優先順位を満たす抽出条件を作成する。
ここで、ステップ６０２において優先度が設定されているかを判断する（ステップ８０３）。
優先度が設定されている場合は、優先度に合わせた条件を作成し、満足する結果を抽出する。例えば、収差が1μm以下であることの優先度が１、アクセプタンスが0.8以上であることの優先度が２である場合は、条件は収差とアクセプタンスについて２つ作成される。すなわち、収差が1μm以下となる光学条件と、アクセプタンスが0.8以上である光学条件が別々に抽出される（ステップ８０４）。
一方、優先度が設定されていない場合は、各条件を満足する光学条件を多目的最適化や機械学習を用いて抽出する（ステップ８０５）。多目的最適化については、代表的な解析結果をサンプリングし応答曲面を作成し、遺伝的アルゴリズムを用いる手法や、機械学習については、ニューラルネットや決定木などを用いる手法がある。
なお、ここまで示した方法は、最適光学条件の抽出の一例であり、本発明はこれらの手法に限定されるものではない。
次に、図９に実施例２に係る検査装置自動調整システムを示す。実施例２では、解析結果DB作成部１０９がネットワーク９０１を介して、様々な装置、データベースを接続される。そして、ネットワーク９０１を介して、仕様を受信したり、解析結DB１０４を複数の検査装置で共用可能とする。つまり、解析結果DB作成部１０９のクラウド化を実現したものである。
例えば、検査装置を納品後も、検査するウェハの仕様が大きく異なる場合は、再度、光学条件を設定する必要があるが、モデルDBにウェハのモデルがない場合が想定される。そこで、検査装置自動調整システムの解析結果DB作成部１０９は、検査装置メーカ内のPCに構築し、最適光学条件抽出部１１０は、検査装置本体内に設けインターネットなどのネットワーク９０１で結ぶ。このようにすることで、モデルDBのウェハモデルだけでなく、検査装置を改良した際に検査装置モデルを更新するなど、ウェハや検査装置の最新状態に合わせて解析結果DB１０４を蓄積することができる。
以上の構成により、納品後の検査装置の改造やウェハパターンの更新に対応した最適な光学条件を抽出できる。
図８に示した最適光学条件の抽出方法の別の例を図１０に示す。これは深孔底の幅を測定する場合を想定した最適光学条件の抽出フローである。高精度に幅を測定するには、底にフォーカスを合わせる必要があるが、実際のウェハにおいては、深さがばらつくことがある。これを解決するための光学条件抽出部１０７で行う処理を以下で説明する。
まず、深さのばらつきの推定値を設定する(ステップ１００１)。これは、過去の実績値や、顧客からの情報に基づいて設定する。例えば、観察条件設定IF１０５を介して入力される過去の検査における深さ実績値や顧客からの情報に含まれる深さの偏差を算出し、推定値とする。
次に、推定値に応じて、深さを数パターン変えた解析モデル（ウェハモデル、検査装置モデル）から得られた最適光学条件を抽出する(ステップ１００２)。これは、推定値（偏差）の範囲で、深さの差が平準化するように複数の解析モデルを、解析結果DB１０４から抽出することで実現する。
抽出された解析モデルを含む解析結果を特定し、この解析結果が有する光学条件を検査装置に設定し、パターンを計測する(ステップ１００３)。
そして、計測結果が最も良好なものを選択する(ステップ１００４)。この選択は、計測結果を予め定めた条件を最も満たすものを選択したり、最適光学条件抽出部１１０などの画面に表示された計測結果からユーザが選択したりすることで実現される。
最後に、計測精度が十分であるかを判定する(ステップ１００５)。十分であれば、終了する。十分でなければ、ステップ１００４で得た最も良好な光学条件の解析モデルの深さを中心に、深さのばらつき幅を狭めて設定する(つまり、ステップ１００１に戻る)。そして、装置に設定し計測する。このフローを繰り返す。なお、ステップ１００５の判断は、予め設定された条件を満たすかで判断してもよいし、最適光学条件抽出部１１０などの画面に表示された内容をユーザが確認してもよい。
このように、装置での計測結果と組み合わせて、最良な光学条件を選択していくことで、顧客ウェハの仕様についての情報が少ない場合であっても最適な光学条件を抽出することができる。
なお、本実施例では「深孔底の幅」を例に説明したが、ウェハを含む試料の検査対象の寸法に適用可能であり、「深孔底の幅」に適用可能である。寸法としては、深孔底の深さなどが含まれる。また、本実施例は、図１おおび９に示されるいずれの構成にも適用可能である。
１０１…モデルDB、１０２…解析条件設定IF、１０３…解析実行部、１０４…解析結果DB、１０５…観察条件設定IF、１０６…ウェハパターン検索部、１０７…光学条件抽出部、１０８…光学条件設定部、１０９…解析結果DB作成部、１１０…最適光学条件抽出部、２０１…カラム、２０２…電子源、２０３…第１コンデンサーレンズ、２０４…第２コンデンサーレンズ、２０５…偏向器、２０６…対物レンズ、２０７…試料、２０８…ステージ、２０９…検出器、２１０…１次電子、２１１…２次電子、４０１…解析条件設定IFの画面、４０２…モデル設定部、４０３…フォーカスポイント選択部、４０４…光学条件入力設定部、４０５…解析実行ボタン、７０１…観察条件設定IFの画面、７０２…ウェハ仕様設定部、７０３…登録ウェハモデル選択部、７０４…フォーカスポイント選択部、７０５…最適化指標・優先度設定部、７０６…最適条件抽出ボタン、
９０１…ネットワーク

Claims (15)

  1. 試料の検査を行う検査装置の調整を実施する検査装置調整システムにおいて、
    試料ごとに、検査装置のモデルを示す検査装置モデル、試料のモデルを示す試料モデル、前記検査装置が前記試料に対してピントを合わせる場所を示すフォーカスポイント、前記試料の試料画像および当該試料の前記検査装置での光学条件を含む解析結果を記憶する解析結果データベースを利用可能であり、
    前記検査装置から検査対象の試料の画像を示す検査試料画像を受け付ける手段と、
    前記解析結果データベースから、受け付けられた検査試料画像に類似する試料画像を有する解析結果を検索する手段と、
    検索された前記解析結果に含まれる光学条件を抽出する手段と、
    抽出された前記光学条件を出力する手段とを有することを特徴とする検査装置調整システム。
  2. 請求項１に記載の検査装置調整システムにおいて、
    前記解析結果を検索する手段は、複数の解析結果を前記解析結果データベースから検索し、
    前記光学条件を抽出する手段は、検索された前記複数の解析結果から、前記類似する試料画像を有する解析結果を特定し、特定された前記解析結果から前記光学条件を抽出することを特徴とする検査装置調整システム。
  3. 請求項２に記載の検査装置調整システムにおいて、
    前記解析結果データベースには、さらに検査における性能が記憶されており、
    検査装置モデル、試料モデルおよびフォーカスポイントの指定を受け付ける手段と、
    優先度が付与された検査における性能の指定を受け付ける手段とをさらに有し、
    前記光学条件を抽出する手段は、受け付けられた前記優先度に従って、前記複数の解析結果から前記類似する試料画像を有する解析結果を特定し、特定された前記解析結果から前記光学条件を抽出することを特徴とする検査装置調整システム。
  4. 請求項３に記載の検査装置調整システムにおいて、
    前記解析結果を検索する手段は、前記優先度に従い多目的最適化もしくは機械学習を用いて、前記光学条件を抽出することを特徴とする検査装置調整システム。
  5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の検査装置調整システムにおいて、
    前記光学条件を抽出する手段は、
    前記試料の検査対象である寸法のばらつきを推定した複数の推定値を設定し、
    設定された前記複数の推定値それぞれに応じた複数の光学条件を抽出し、
    抽出された複数の光学条件の１つを特定することを特徴とする検査装置調整システム。
  6. 試料の検査を行う検査装置の調整を実施する検査装置調整システムを用いた検査装置調整方法において、
    前記検査装置調整システムは、試料ごとに、検査装置のモデルを示す検査装置モデル、試料のモデルを示す試料モデル、前記検査装置が前記試料に対してピントを合わせる場所を示すフォーカスポイント、前記試料の試料画像および当該試料の前記検査装置での光学条件を含む解析結果を記憶する解析結果データベースと接続可能であり、
    前記検査装置から検査対象の試料の画像を示す検査試料画像を受け付けるステップと、
    前記解析結果データベースから、受け付けられた検査試料画像に類似する試料画像を有する解析結果を検索するステップと、
    検索された前記解析結果に含まれる光学条件を抽出するステップと、
    抽出された前記光学条件を出力するステップとを有することを特徴とする検査装置調整方法。
  7. 請求項６に記載の検査装置調整方法において、
    前記解析結果を検索するステップは、複数の解析結果を前記解析結果データベースから検索し、
    前記光学条件を抽出するステップは、検索された前記複数の解析結果から、前記類似する試料画像を有する解析結果を特定し、特定された前記解析結果から前記光学条件を抽出することを特徴とする検査装置調整方法。
  8. 請求項７に記載の検査装置調整方法において、
    前記解析結果データベースには、さらに検査における性能が記憶されており、
    検査装置モデル、試料モデルおよびフォーカスポイントの指定を受け付けるステップと、
    優先度が付与された検査における性能の指定を受け付けるステップとをさらに有し、
    前記光学条件を抽出するステップは、受け付けられた前記優先度に従って、前記複数の解析結果から前記類似する試料画像を有する解析結果を特定し、特定された前記解析結果から前記光学条件を抽出することを特徴とする検査装置調整方法。
  9. 請求項８に記載の検査装置調整方法において、
    前記解析結果を検索するステップは、前記優先度に従い多目的最適化もしくは機械学習を用いて、前記光学条件を抽出することを特徴とする検査装置調整方法。
  10. 請求項６乃至９のいずれかに記載の検査装置調整方法において、
    前記光学条件を抽出するステップは、
    前記試料の検査対象である寸法のばらつきを推定した複数の推定値を設定し、
    設定された前記複数の推定値それぞれに応じた複数の光学条件を抽出し、
    抽出された複数の光学条件の１つを特定することを特徴とする検査装置調整方法。
  11. 試料の検査を行う検査装置において、
    試料ごとに、検査装置のモデルを示す検査装置モデル、試料のモデルを示す試料モデル、前記検査装置が前記試料に対してピントを合わせる場所を示すフォーカスポイント、前記試料の試料画像および当該試料の前記検査装置での光学条件を含む解析結果を記憶する解析結果データベースを利用可能であり、
    前記検査装置から検査対象の試料の画像を示す検査試料画像を撮像する手段と、
    前記解析結果データベースから、撮像された前記検査試料画像に類似する試料画像を有する解析結果を検索する手段と、
    検索された前記解析結果に含まれる光学条件を抽出する手段と、
    抽出された前記光学条件を出力する手段とを有することを特徴とする検査装置。
  12. 請求項１１に記載の検査装置において、
    前記解析結果を検索する手段は、複数の解析結果を前記解析結果データベースから検索し、
    前記光学条件を抽出する手段は、検索された前記複数の解析結果から、前記類似する試料画像を有する解析結果を特定し、特定された前記解析結果から前記光学条件を抽出することを特徴とする検査装置。
  13. 請求項１２に記載の検査装置において、
    前記解析結果データベースには、さらに検査における性能が記憶されており、
    検査装置モデル、試料モデルおよびフォーカスポイントの指定を受け付ける手段と、
    優先度が付与された検査における性能の指定を受け付ける手段とをさらに有し、
    前記光学条件を抽出する手段は、受け付けられた前記優先度に従って、前記複数の解析結果から前記類似する試料画像を有する解析結果を特定し、特定された前記解析結果から前記光学条件を抽出することを特徴とする検査装置。
  14. 請求項１３に記載の検査装置において、
    前記解析結果を検索する手段は、前記優先度に従い多目的最適化もしくは機械学習を用いて、前記光学条件を抽出することを特徴とする検査装置。
  15. 請求項１１乃至１４のいずれかに記載の検査装置において、
    前記光学条件を抽出する手段は、
    前記試料の検査対象である寸法のばらつきを推定した複数の推定値を設定し、
    設定された前記複数の推定値それぞれに応じた複数の光学条件を抽出し、
    抽出された複数の光学条件の１つを特定することを特徴とする検査装置。
JP2021519197A 2019-05-15 2019-05-15 検査装置調整システムおよび検査装置調整方法 Active JP7155414B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/019274 WO2020230286A1 (ja) 2019-05-15 2019-05-15 検査装置調整システムおよび検査装置調整方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020230286A1 JPWO2020230286A1 (ja) 2020-11-19
JP7155414B2 true JP7155414B2 (ja) 2022-10-18

Family

ID=73290280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021519197A Active JP7155414B2 (ja) 2019-05-15 2019-05-15 検査装置調整システムおよび検査装置調整方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11898968B2 (ja)
JP (1) JP7155414B2 (ja)
KR (1) KR102654208B1 (ja)
CN (1) CN113767459B (ja)
TW (1) TWI756662B (ja)
WO (1) WO2020230286A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010182895A (ja) 2009-02-06 2010-08-19 Hitachi High-Technologies Corp パターン測定条件設定方法、及びパターン測定条件設定装置
JP2012049411A (ja) 2010-08-30 2012-03-08 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造装置の管理装置、及びコンピュータプログラム
JP2012104264A (ja) 2010-11-08 2012-05-31 Hitachi High-Technologies Corp 走査型電子顕微鏡および該装置の制御方法
JP2013200180A (ja) 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Corp パターン形状計測装置およびパターン形状計測方法
WO2015198926A1 (ja) 2014-06-27 2015-12-30 株式会社 日立ハイテクノロジーズ パターン測定条件設定装置、及びパターン測定装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3333680B2 (ja) * 1996-03-06 2002-10-15 株式会社日立製作所 走査電子顕微鏡
JP4230968B2 (ja) 2004-07-20 2009-02-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
JP2006118870A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Olympus Corp 検査条件設定方法及び検査条件設定装置並びにコンピュータプログラム
JP2006332202A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Mitsubishi Chemicals Corp 発光装置、発光装置の製造方法、及びそれを用いた照明装置、画像表示装置用バックライト並びに画像表示装置
JP4990556B2 (ja) * 2006-05-15 2012-08-01 株式会社日立製作所 半導体検査装置および半導体装置の検査方法
JP4908934B2 (ja) * 2006-06-08 2012-04-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体ウェーハ検査装置および半導体ウェーハ検査方法
US8102408B2 (en) * 2006-06-29 2012-01-24 Kla-Tencor Technologies Corp. Computer-implemented methods and systems for determining different process windows for a wafer printing process for different reticle designs
JP4801545B2 (ja) * 2006-09-11 2011-10-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査解析システム、欠陥検査解析方法及びこれに用いる管理コンピュータ
JP5103050B2 (ja) * 2007-04-06 2012-12-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子線応用装置
JP5159373B2 (ja) * 2008-03-06 2013-03-06 オリンパス株式会社 基板検査方法
JP2009216401A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Olympus Corp 基板検査システムおよび基板検査方法
JP5374225B2 (ja) * 2009-05-14 2013-12-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ ウェハ検査条件決定方法、ウェハ検査条件決定システム及びウェハ検査システム
JP5579588B2 (ja) * 2010-12-16 2014-08-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥観察方法及びその装置
JP5953842B2 (ja) * 2012-03-14 2016-07-20 オムロン株式会社 画像検査方法および検査領域設定方法
JP6423011B2 (ja) * 2015-01-23 2018-11-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン測定装置及び欠陥検査装置
JP6353008B2 (ja) * 2016-11-02 2018-07-04 ファナック株式会社 検査条件決定装置、検査条件決定方法及び検査条件決定プログラム
JP6935641B2 (ja) * 2017-09-27 2021-09-15 株式会社日立ハイテク システム、特定検査向け支援方法およびプログラム
US11415526B2 (en) * 2020-05-06 2022-08-16 Kla Corporation Multi-controller inspection system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010182895A (ja) 2009-02-06 2010-08-19 Hitachi High-Technologies Corp パターン測定条件設定方法、及びパターン測定条件設定装置
JP2012049411A (ja) 2010-08-30 2012-03-08 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造装置の管理装置、及びコンピュータプログラム
JP2012104264A (ja) 2010-11-08 2012-05-31 Hitachi High-Technologies Corp 走査型電子顕微鏡および該装置の制御方法
JP2013200180A (ja) 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Corp パターン形状計測装置およびパターン形状計測方法
WO2015198926A1 (ja) 2014-06-27 2015-12-30 株式会社 日立ハイテクノロジーズ パターン測定条件設定装置、及びパターン測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202044309A (zh) 2020-12-01
US11898968B2 (en) 2024-02-13
US20220252525A1 (en) 2022-08-11
JPWO2020230286A1 (ja) 2020-11-19
KR102654208B1 (ko) 2024-04-04
WO2020230286A1 (ja) 2020-11-19
TWI756662B (zh) 2022-03-01
CN113767459A (zh) 2021-12-07
CN113767459B (zh) 2023-08-11
KR20210147022A (ko) 2021-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6490211B2 (ja) ウェハ欠陥発見
US10267748B2 (en) Optimizing training sets used for setting up inspection-related algorithms
JP6833027B2 (ja) 検査関連アルゴリズムのセットアップに用いられる訓練集合の最適化
KR102330733B1 (ko) 적응형 뉴슨스 필터
US10832396B2 (en) And noise based care areas
KR102472309B1 (ko) 검사를 위한 모드 선택
KR20170003710A (ko) 표본 상의 결함들을 분류하기 위한 컴퓨터-구현 방법 및 시스템
TW201725381A (zh) 於樣品上判定所關注圖案之一或多個特性
KR102629852B1 (ko) 다중-모드 검사를 위한 통계적 학습-기반 모드 선택
WO2020141072A1 (en) Fully automated sem sampling system for e-beam image enhancement
JP7155414B2 (ja) 検査装置調整システムおよび検査装置調整方法
JP5388703B2 (ja) 表面観察装置および表面観察方法
JP4607157B2 (ja) 観察装置、観察装置のレシピ設定方法
KR102602005B1 (ko) 하전 입자선 장치
KR20220139364A (ko) 하전 입자선 장치
US20170371981A1 (en) Recipe Creation Device for Use in Semiconductor Measurement Device or Semiconductor Inspection Device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210909

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: 20220927

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221005

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7155414

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150