JPH03124041A - 寸法検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 半導体製品の製造のための半導体素子パターン形成工程
における寸法検査方法に関し、各製品のパターン内容に
よらず、検査対象パターンを探す必要などなく、全ての
製品のパターンの寸法を同じ手順で、精度よく、実パタ
ーン領域で検査できるようにすることを目的とし、ウェ
ハー、マスク、レチクルなどのパターン形成体上のパタ
ーンの寸法検査方法において、寸法検査範囲をパターン
形成体上に引いた線分で設定し、該検査範囲のパターン
像を検出し、検出信号を２値化してパターン部と背景部
に分け、２値化した検出信号より、該検査範囲内の各パ
ターン部の長さの和を求め、これを基準値と比較して、
パターン寸法精度の合否を決定する構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明、は半導体製品の製造のための半導体素子パター
ン形成工程における寸法検査方法に関する。

近年の半導体製品の素子パターンは益々高密度化し、パ
ターン形成後の寸法検査を、検査対象素子パターンを特
定してその素子パターン単体について行なうことが、困
難となっている。このため、スループット比の高い簡便
な検査方法が求められている。

〔従来の技術］ 従来の寸法検査においては、検査対象パターンとして製
品の機能パターン素子を指定してその寸法を測定する方
法、または寸法検査の基準パターンを製品の機能上影響
を及ぼさない位置に配置してそのパターンの寸法を測定
する方法などを採用している。

第５図はあるＬＳＩのある製造工程でのパターンの一部
を示すが、このパターンの図面Ａ部の寸法が８．８±０
．３μｍになるようにマスクを作って欲しい、が半導体
製品の製造上の要求であり、この要求を満たすべくマス
クを作り、このマスクでウェハーをパターン寸法グし、
指定された部位への寸法を光波測長器などにより測定し
、要求通りか否か検査する。要求通りならＯＫであるが
、要求通りでなければマスクパターンの修正などを行な
う。この方法はＬＳＩとして実際に動作する機能素子の
部位Ａの寸法を測定しているので直接的であり、この検
査でＯＫであったマスクは真実ＯＫである確率が高い。

パターンの幅でな（、間隔を測定する方式もある。第６
図がこれを示し、複数のＬ字型パターンの間隔Ｂが指定
された測定対象である。本例では更に測定対象はＬＳＩ
として実際に機能する素子ではなく、測定専用である。

レチクルやマスクの測定専用パターンの各種の例を第７
図に示す。測定専用のパターンはスクライブライン上ま
たはチップ内であっても実パターンがない空き領域に形
成される。鍵括弧状のパターンＣは測定対象をこれで囲
って、測定対象を発見し易くするものである。鍵括弧で
囲まれたパターンであっても、その工程では測定対象と
するもの／しないものがあり、どれを測定対象とするか
は工程毎に決っている。

なおレチクルはｌチップ分のパターンをもつもの、マス
クは１ウ工ハ分のパターンを持つものである。第８図に
示すようにＣＡＤデータは磁気テープに入っており、こ
れよりレチクルを作り、ステッパでウェハー上にレチク
ルパターンを次々と転写して行く。マスクの場合は磁気
テープから１ウ工ハー分のパターンを作り、アライナ−
でマスクをウェハーにｌ対ｌ対応させ、各チップのパタ
ーンを同時に露光する。電子ビーム描画法ではレチクル
もマスクも使用せず、磁気テープデータで電子ビームの
偏向ウェハーステージの移動を行なって各チップのパタ
ーン描画を次々と行なって行く。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の検査方法では、実機能素子であるにせよ測定専用
パターンであるにせよ、測定対象が指定され、この指定
された特定のパターンを、高密度に配置されたパターン
の中から判別し、測定しなければならない。顕微鏡をの
ぞきながら極めて多数あるパターンから測定対象パター
ンを探し出し、幅または間隔を測定する作業は甚だ厄介
であり、検査対象でないものを検査してしまうという誤
りを犯しやすい。また、歩留り高い製造を行なうには測
定点も多数、分散して設定しなければならず、大量のそ
れぞれ配置位置、パターン寸法、形状が異なる、指定さ
れた測定対象パターンを高いスループット比で検査する
ことは極めて困難になっている。

スクライブライン上に測定専用パターンを置く場合は、
該パターンの判別が容易である。しかし測定専用パター
ンは実機能素子パターンではないから、検査結果に確実
さが欠ける。またスクライブラインはチップ中心からは
離れており、露光系の精度は落ちる領域であるから、こ
れを基準に合否判定するのは不都合でもある。

また素子パターンの寸法は、素子パターンが配置される
位置、素子パターンの形状、大きさにより、その製造工
程による変化の程度が異なり、全ての高集積度半導体製
品において、同一の配置位置、形状、寸法の検査基準パ
ターンを用いて、高精度検査を行なうことは困難である
。このため、製品毎の検査対象パターンを設定しなけれ
ばならず、高いスループット比の検査を阻んでいる。

本発明は、各製品のパターン内容によらず、検査対象パ
ターンを探す必要などなく、全ての製品のパターンの寸
法を同じ手順で、精度よく、実パターン領域で検査でき
るようにすることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段］ 第１図に示すように本発明では、ウェハー、マスク、レ
チクルなどのパターン形成体１０上に線分ＰＱを引いて
、この線分領域が寸法検査範囲であるとする。そしてこ
の線分ＰＱ上をレーザビーム又は電子ビームで走査し、
その反射光または反射電子、２次電子を検出して走査出
力を得、それを２値する。第１図（ｂ）の矩形波Ｓはこ
の２値化した走査出力であり、Ｈレベル部分がパターン
１２、Ｌレベル部分がその背景領域１４に対応する。パ
ターン１２はＬＳＩの機能素子のパターンであり、背景
領域１４は該パターンが形成されていない部分である。

本例では線分ＰＱはパターン１２を２箇所で横切るので
、２値化出力Ｓにはｌ−ルベル部分がす。

ｄの２箇所あり、それ以外の３箇所ａ、ｃ、ｅがＬレベ
ルである。Ｈレベル部分す、　　ｄの長すの和を求め、
これを基準値と比較する。許容誤差範囲内でこれらが一
致しておれば合格、不一致なら不合格とする。

なお第１図（ａ）の１６はダイシング領域で、この部分
でウェハーを切断して個々のチップにする。

基準値は設計データなどから得られる。即ち線分ＰＱを
定めれば、この線分が通るパターン部分の長さの和は設
計図などからも容易に求まる。パターン部分の長さの和
でチエツクする代りに、背景部分の長さの和でチエツク
してもよく、結果は同じである。

〔作用〕

本発明では、指定された個々のパターンの寸法またはパ
ターン間の間隔を測定するのではなく、製品の機能パタ
ーンの寸法精度が高く要求される領域または露光系で精
度が落ちる部分などに線分を引いて、この線分領域のパ
ターン２値化像の合計を求めるので、検査に際して検査
対象パターンを探す必要がなく、検査能率を上げること
ができる。

検査範囲は線分ＰＱの両端点Ｐ、Ｑの座標を決めること
で設定でき、両端点がＰ、Ｑの線分ＰＱ上のパターン長
の和は、半導体製品のマスクパターンレイアウト設計デ
ータまたは該データからデータ変換されたパターン描画
装置（電子ビーム露光装置、パターンジェネレータ、レ
ーザ露光装置など）用描画データから容易に算出できる
。

〔実施例〕

第２図に示すように、検査範囲を設定する線分ＰＱは任
意でよい。（ａ）では、第１図のように背景領域１４の
端から端ではなく、中間部に、但しパターン１２を通る
ようにして垂直に引いている。

なおこ−では線分を引くと言っても実際に線を引くので
はなく、仮想上のものであることは勿論である。第２図
（ｂ）でも同様であるが、線分は水平に引いており、（
Ｃ）では斜めに引いている。また（ｄ）では線分をＰ＋
Ｑ＋、ＰｚＱｚの２本例（。か＼る線分検査範囲も、設
計データ等から容易に求まる。

第３図に本発明を実施する寸法検査装置の概要を示す。

試料１０即ちレチクル、マスク、ウェハー等のパターン
形成体はステージ２０にのせられ、駆動モータ２２，２
４によりＸ、　Ｙ方向に移動する。この移動の制御はス
テージ制御系３２が行ない、Ｘ、Ｙ方向移動量はレーザ
干渉計２６．２８により測定される。

検出計３４は、反射／透過光学系と受光素子などからな
り、前述の線分検査領域上のパターンの光電変換出力を
生じる。これは２値化回路３６で２値化され、パターン
長計算回路３８はこの２値化出力と測距系３０の出力を
用いて、線分検査領域上のパターン長の和を算出する。

これは基準値と比較され、合否判定される。

基準値の算出例を第４図で説明する。第４図（ａ）の如
きパターン形成体１０上のパターン１２をドツトに分解
して、同図（ｂ）に示すようにメモリ上に展開する。こ
＼ではパターンを１、背景を０としている。か＼るメモ
リがあれば端点Ｐ　（Ｘ　Ｉ＋　）’　＋）。

Ｑ　（Ｘ　！＋　３＋’りである線分ＰＱ上のパターン
は、コラムｘ１上の全メモリセルを読出すことで同図（
Ｃ）の如く簡単に得られ、そのｌのビームの合計を求め
ることで簡単にパターン長従って基準値が得られる。

ＣＡＤなどではパターンデータは矩形分解データとして
持っている。例えばパターンが文字Ｆなら、第４図（ｄ
）に示すようにこれを矩形Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄに分解し、各矩形の左下端の座標（ｘａ、ｙ、）。

（ｘｂ、ｙｂ）、　・・・・・・と縦、横辺の長さｊｌ
！　Ｖａｔ　　ｆＸｌｌ、ｌ　ｙｂ＋　　ｌ＊ｂｒ　・
・・・・・で該パターンのデータを持ってイル。データ
群としてはＸ　！＋　３’　！＋　ｆ　Ｘｍ＋　ｌ　Ｖ
＠　；　ｘｂ＋）’　ｂ＋　ｌ　Ｘｂ＋　ｌ　Ｗｂ　；
・・・・・・となる。最初の４データがＡ矩形用、次の
４データがＢ矩形用、・・・・・・である。

このデータから第４図（ｂ）のメモリへの展開は簡単に
できる。

線分検査領域上のパターン総長は、メモリに展開しなく
ても、計算で求めることができる。即ち矩形Ａのｘ、ｙ
方向領域ＡＸ、ＡＹは Ｘ、≦ＡＸ≦ｘ、＋ｌＸ！ ｙ１≦ＡＹ≦ｙ、−ｔ！、。

であるから端点Ｐ　（Ｘｌ、ｙ＋）＋　Ｑ　（Ｘｌ、　
ｙｚ）の線分ＰＱのＸｌ、）’Ｉ〜ｙ２が上記２条件を
満足すれば矩形Ａは線分ＰＱと重なり、その重なり長は
ｌ　ｙａである。矩形Ｂ、Ｃ，Ｄについても同様に判定
し、重なり長を求めることができる。

ＣＡＤでは領域を最小グリッド間隔で区切り、各区分の
パターンデータｌ、０を持つものもある。

例えば該区分を（１１）、　　（１２）、　　（１３）
、・・・・・・（２１）、　　（２２）、　　（２３）
・・・・・・で表わしく括弧内の最初の数値は最小グリ
ッド間隔を単位とするＸ座標、次の数値は同ｙ座標）、
パターンデータを０．０．０．・・・・・・ｌ、１．・
・・・・・（各０，０．・・・・・・は（１１）、　　
（１２）、・・・・・・のデータ）として持つものもあ
る。この場合は、第４図（ｂ）のメモリに展開したもの
と同様になっている。

ウェハーやマスクには位置合せ用のパターンが形成され
ているのが普通であり、線分検査領域の端点Ｐ、　Ｑは
この位置合せ用マークからのステージ移動量及び又はビ
ーム偏向量で設定できる。

線分検査領域上のパターン部の合計を基準値と比較する
代りに、線分検査領域上の各パターン部の長さを個々に
その基準値と比較することも可能で、この場合は相殺し
合って合格となるようなケースを排除できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、指定された検査対象パ
ターンを探し出す必要はなく、実際の機能素子が形成さ
れた領域上で、線分の端点指定という簡単な、全ての検
査対象に共通な方法で検査領域を指定して測長し、基準
値と比較するという方法でレチクル、マスク、ウェハー
のパターンの合否判定をすることができ、高能率、高精
度の寸法検査を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は各種の検査範囲の説明図、 第３図は検査装置のブロック図、 第４図は基準値算出要領の説明図、 第５図〜第７図は各種寸法測定箇所の説明図、第８図は
レチクル、マスクの説明図である。 第１図でｌＯはパターン形成体、ＰＱは線分、Ｓは２値
化した検査信号、ｂ、ｄはパターン部、ａ、ｃ、ｅは背
景部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハー、マスク、レチクルなどのパターン形成体
   （１０）上のパターンの寸法検査方法において、 寸法検査範囲をパターン形成体上に引いた線分（ＰＱ）
   で設定し、 該検査範囲のパターン像を検出し、検出信号を２値化し
   てパターン部と背景部に分け、 ２値化した検出信号（Ｓ）より、該検査範囲内の各パタ
   ーン部の長さの和を求め、 これを基準値と比較して、パターン寸法精度の合否を決
   定することを特徴とする寸法検査方法。