JPH0594940A - Measurement of dimension of integrated circuit and defect inspecting system - Google Patents

Measurement of dimension of integrated circuit and defect inspecting system

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JPH0594940A
JPH0594940A JP27892291A JP27892291A JPH0594940A JP H0594940 A JPH0594940 A JP H0594940A JP 27892291 A JP27892291 A JP 27892291A JP 27892291 A JP27892291 A JP 27892291A JP H0594940 A JPH0594940 A JP H0594940A
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JP
Japan
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focal length
wafer
measurement
stage
objective lens
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JP27892291A
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Japanese (ja)
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Masahiro Yoshizawa
正浩 吉沢
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To correct the shift of a focal length due to the warpage of a wafer to be measured by a method wherein the amount of the shift of a focal point at the time of lithographing at the position of measurement of the wafer to be measured is read in from an aligner and the current or the voltage of an objective lens, which corresponds to the amount of the sift of the focal point, is added to the amount of the shift of the focal point. CONSTITUTION:A focal length correction amount calculating part 9 of a measuring system obtains the amount of change of a focal length in each chip at the time of lithographing from an aligner 200 for correcting the shift of the focal length due to the warpage of the wafer and is previously provided with a focal length lithography table 10. Moreover, a change in the focal lengths at some places of the stage is read in for correcting the inclination of the stage on the side of a measuring device 100 and a table 11 for stage inclination correction use is formed in advance. A current or a voltage of an objective lens is changed using these two tables 10 and 11 and the inclination of the stage and the shift of the focal length due to the warpage of the wafer are corrected. Thereby, a reduction in a measuring time, the reproducibility of measurement and the improvement of a measurement accuracy can be contrived as the whole measuring system.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、VLSI等の集積回路
内の金属,半導体,絶縁物等のパタンに荷電ビームを照
射し、反射電子または二次電子を検出してパタン寸法の
測定やパタン欠陥の検査を行うパタン測定、検査装置に
おいて、電子光学系の焦点合わせの設定精度を高めるた
めの集積回路の寸法測定、欠陥検査システムに関する。
特に、その測定・検査の全自動化を精度良く、高スルー
プットで達成するための技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention irradiates a pattern such as a metal, semiconductor, or insulator in an integrated circuit such as VLSI with a charged beam to detect reflected electrons or secondary electrons and measure the pattern size or pattern. The present invention relates to a pattern measuring and inspecting apparatus for inspecting defects, and to a dimension inspecting system for an integrated circuit and a defect inspecting system for improving the setting accuracy of focusing of an electron optical system.
In particular, the present invention relates to a technique for achieving a fully automated measurement / inspection with high accuracy and high throughput.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等のパタン寸法の微細化に伴っ
て、荷電ビームを用いた寸法測長装置が用いられてい
る。この種の装置では、測定パタンがビーム直下に位置
するようにステージを移動し、対物レンズの初期設定,
微調整による焦点合わせを行い、荷電ビームを走査して
測定パタンに垂直な方向の二次電子信号波形を得て、被
測定パタンの寸法を測定している。二次電子信号波形か
ら寸法を測定する各種方法としては、二次電子信号に適
当なスライスレベルを設定して2値化し、その立ち上が
りと立ち下がりの間隔からパタン寸法を測定する方法の
他、エッジ・ベースラインそれぞれを直線で近似し、交
点の間隔からパタン寸法を測定する方法(特開昭61−
80011号公報参照)等が用いられている。
2. Description of the Related Art Along with the miniaturization of the pattern size of LSI and the like, a dimension measuring device using a charged beam is used. In this type of device, the stage is moved so that the measurement pattern is located directly below the beam, and the initial setting of the objective lens,
Focusing is performed by fine adjustment, the charged beam is scanned, the secondary electron signal waveform in the direction perpendicular to the measurement pattern is obtained, and the dimension of the measured pattern is measured. Various methods for measuring dimensions from the secondary electron signal waveform include setting the appropriate slice level in the secondary electron signal, binarizing it, and measuring the pattern dimensions from the rising and falling intervals, as well as edge measurement. .A method of approximating each of the baselines with a straight line and measuring the pattern size from the interval of the intersections (Japanese Patent Laid-Open No. 61-
No. 80011) are used.

【0003】このようなパタン寸法を測定する一連の動
作において、被測定パタンの位置にステージを移動して
焦点合わせを行った後、測定,検査を実施する。ここ
で、焦点がずれると二次電子信号波形の傾きが緩くなる
ように変化するため、スライスレベルを設定する場合、
直線で近似する場合、いずれの場合にも測定誤差が生じ
る。図4は焦点ずれによる測定値の変化を示した一例で
ある。同じパタンを同一スライスレベルで測定したパタ
ン幅と、焦点距離のずれ量との関係を示しているが、焦
点が合っているときは信号の立ち上がり,立ち下がりは
急峻になるため、立ち上がりと立ち下がりの間隔で測定
される寸法はスライスレベルが変ってもほとんど影響さ
れないが、焦点がずれるにつれて波形の立ち上がり,立
ち下がりの傾きが緩やかになり寸法(測長値)は細く測
定されている。このように、焦点ずれは測長値に誤差を
生じるため、その設定精度を高めることが必要である。
In a series of operations for measuring such pattern dimensions, the stage is moved to the position of the pattern to be measured for focusing, and then measurement and inspection are carried out. Here, when the focus shifts, the slope of the secondary electron signal waveform changes so that it becomes gentle, so when setting the slice level,
When approximation is performed with a straight line, a measurement error occurs in any case. FIG. 4 is an example showing changes in measured values due to defocus. The relationship between the pattern width of the same pattern measured at the same slice level and the amount of deviation of the focal length is shown. When the signal is in focus, the signal rises and falls sharply. Although the dimension measured at the interval is almost unaffected even if the slice level changes, the rising and falling slopes of the waveform become gentle as the focus shifts, and the dimension (measurement value) is measured finely. In this way, since the defocus causes an error in the length measurement value, it is necessary to improve the setting accuracy.

【0004】一般に、焦点距離は、ステージの傾きやウ
エハの反りによって変化する。従って、測定点の変更
(ステージの移動)後には、焦点合わせが必要となる。
荷電ビームを用いた走査型電子顕微鏡(以下、SEMと
いう)や、露光装置における自動焦点合わせの方法とし
ては、焦点距離をある初期値に設定した後、焦点距離を
ステップ的に順次変化させながら二次電子信号の傾きが
最も急峻になるように、最小2乗法により焦点距離を決
定する方法(特開昭60−54152号公報参照)等が
用いられている。このような自動焦点合わせ方法におい
ては、初期設定値と実際の焦点距離との差が大きいと焦
点合わせができないか、または焦点距離を変化させるス
テップが多くなり、焦点合わせに時間がかかるという問
題があった。
In general, the focal length changes depending on the inclination of the stage and the warp of the wafer. Therefore, focusing is necessary after changing the measurement point (moving the stage).
As a method of automatic focusing in a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM) using a charged beam or an exposure apparatus, after setting the focal length to a certain initial value, the focal length is gradually changed stepwise. A method of determining the focal length by the least-squares method so that the inclination of the secondary electron signal becomes the steepest (see Japanese Patent Laid-Open No. 60-54152) is used. In such an automatic focusing method, if the difference between the initial setting value and the actual focal length is large, the focusing cannot be performed, or the number of steps for changing the focal length increases, and thus it takes a long time to perform the focusing. there were.

【0005】通常の焦点合わせは、対物レンズの初期
設定、焦点の微調整、の2段階で行い、この微調節部
分のことを焦点合わせと言っている。先に述べたよう
に、焦点距離をステップ状に変化し、被測定パタンの二
次電子信号を取り込み、その傾きが最も急峻になるよう
に焦点距離を決める方法等が用いられている。この焦点
距離の補正は、対物レンズに電磁レンズを用いた場合に
は、その電流(静電レンズの場合は電圧)を調整して行
う。対物レンズの初期設定方法については、例えば特開
昭63−202835号公報に示されている。以下に、
その概略を述べる。
Ordinary focusing is performed in two stages of initial setting of the objective lens and fine adjustment of focus, and this fine adjustment part is called focusing. As described above, a method is used in which the focal length is changed stepwise, the secondary electron signal of the measured pattern is taken in, and the focal length is determined so that the inclination becomes the steepest. The correction of the focal length is performed by adjusting the current (voltage in the case of an electrostatic lens) when an electromagnetic lens is used as the objective lens. The method of initial setting of the objective lens is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-202835. less than,
The outline will be described.

【0006】対物レンズに電磁レンズを用いている場
合、電磁レンズに加える電流値が同じならば焦点距離は
ビームの加速電圧(V)の平方根にほぼ反比例する。従
って、測定の加速電圧を変更した場合には、加速電圧の
平方根にほぼ比例して、対物レンズに加える電流値を変
化する必要がある。より精度を高めるためには、対物レ
ンズに加える電流値(o|hv)を加速電圧の平方根の
1次式で近似する方が、高精度の初期設定が可能であ
る。この項は、加速電圧の変化に伴う対物レンズ電流の
ずれを補正するものである。
When an electromagnetic lens is used as the objective lens, if the current value applied to the electromagnetic lens is the same, the focal length is almost inversely proportional to the square root of the beam acceleration voltage (V). Therefore, when the accelerating voltage for measurement is changed, it is necessary to change the current value applied to the objective lens substantially in proportion to the square root of the accelerating voltage. In order to further improve the accuracy, it is possible to initialize with high accuracy by approximating the current value (o | hv) applied to the objective lens by a linear expression of the square root of the acceleration voltage. This term corrects the deviation of the objective lens current due to the change of the acceleration voltage.

【0007】 o|hv=p×V0.5 +q p=(o|1 −o|2 )/(V1 0.5−V2 0.5),q=o|1 −pV1 0.5 (1) p,qは、ある基準加速電圧V1 ,V2 での対物レンズ
電流o|1 ,o|2 から決まる定数である。対物レンズ
に静電レンズを用いている場合には、対物レンズに加え
る電圧を加速電圧の1次式で近似して、補正することが
可能である。
O | hv = p × V 0.5 + q p = (o | 1 −o | 2 ) / (V 1 0.5 −V 2 0.5 ), q = o | 1 −pV 1 0.5 (1) p and q are , Is a constant determined from the objective lens currents o | 1 and o | 2 at certain reference acceleration voltages V 1 and V 2 . When an electrostatic lens is used as the objective lens, it is possible to approximate the voltage applied to the objective lens by a linear expression of the acceleration voltage and correct it.

【0008】 o|hv=uV+v u=(o|1 −o|2 )/(V1 −V2 ),v=o|1 −pV1 (1′) u,vは、ある基準加速電圧V1 −V2 での対物レンズ
電流o|1 ,o|2 から決まる定数である。
O | hv = uV + v u = (o | 1 −o | 2 ) / (V 1 −V 2 ), v = o | 1 −pV 1 (1 ′) u, v is a reference acceleration voltage V 1 the objective lens current at -V 2 o | 1, o | is a constant determined from the 2.

【0009】一方、位置の移動によっても焦点距離が変
化し、補正が必要である。これは、ウエハの反りに起因
するものと、ステージの傾きに起因するものである。ス
テージの傾きによる成分は装置に固有であり、あらかじ
め補正が可能である。すなわち、ステージのある位置を
基準として、ステージを一辺の長さWの格子状に区切っ
た格子点(Xi,Yj)での焦点距離のずれをΔijと
してテーブル化しておく。格子点(Xi,yj)と格子
点(Xi+1,Yj+1)の間の点(X,Y)での対物
レンズ電流の補正量o|stgは、 o|stg=a{(Δi+1j−Δij)(X−Xi)+(Δij+1−Δi j)(Y−Yj)}/W (2) で与えることができる。ここでaは、焦点距離を1μm
変化させるのに必要な対物レンズ電流から決まる比例定
数であり、加速電圧Vの関数であるが、ずれ量が小さい
のでこの関数形は、加速電圧の平方根に比例して与える
ことができる(対物レンズに静電レンズを用いている場
合には加速電圧に比例)。しかし、ウエハ装填時にウエ
ハとステージの密着性が悪いと、ウエハ表面での傾きは
異なってしまうため、この式はそのまま用いることがで
きない。
On the other hand, the focal length also changes due to the movement of the position, which requires correction. This is due to the warp of the wafer and the inclination of the stage. The component due to the tilt of the stage is unique to the apparatus and can be corrected in advance. That is, with reference to a certain position of the stage, the deviation of the focal length at the grid point (Xi, Yj) which divides the stage into a grid shape having a side length W is tabulated as Δij. The correction amount o | stg of the objective lens current at the point (X, Y) between the lattice point (Xi, yj) and the lattice point (Xi + 1, Yj + 1) is: o | stg = a {(Δi + 1j-Δij) (X -Xi) + ([Delta] ij + 1- [Delta] ij) (Y-Yj)} / W (2). Where a is the focal length of 1 μm
It is a proportional constant determined from the objective lens current required to change it, and is a function of the acceleration voltage V. However, since the deviation amount is small, this functional form can be given in proportion to the square root of the acceleration voltage (objective lens Proportional to the acceleration voltage when using an electrostatic lens). However, if the adhesion between the wafer and the stage is poor at the time of loading the wafer, the inclination on the wafer surface will be different, so this equation cannot be used as it is.

【0010】一方、VLSI等の製造途中のウエハでは
反りが発生する場合がある。このウエハの反りのため
に、ウエハ中央と端では焦点距離が変化する。この値は
ウエハごとに異なり、通常50μm以下であるが、焦点
ずれにより測長値に誤差が生じるのは±3〜5μm位の
焦点距離のずれからである(図4参照)ので、測定位置
が変った場合には焦点合わせが必要である。
On the other hand, a wafer such as a VLSI that is being manufactured may be warped. Due to the warp of the wafer, the focal length changes at the center and the end of the wafer. This value varies from wafer to wafer and is usually 50 μm or less. However, an error in the measurement value due to defocus occurs from the deviation of the focal length of about ± 3 to 5 μm (see FIG. 4), so the measurement position If it changes, focusing is necessary.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術の対
物レンズの初期設定方法では、このウエハの反り分を補
正することができなかったため、焦点の微調時に、焦点
距離の変化範囲を大きくしなければならなかった。この
ため、焦点合わせを精度よく行うためには、S/Nをよ
くするために繰り返し回数を増やす、あるいは焦点距離
の刻みを細かにする等が必要であり時間がかかる。従っ
て、対物レンズの初期設定(焦点距離の初期設定)にウ
エハ反り分を含めて極力正確にして、微調整の際の焦点
距離の変化を少なくすることが精度の向上とともに時間
の短縮につながる。
However, the conventional method of initial setting of the objective lens cannot correct the warp of the wafer, so that the range of change of the focal length must be large when the focus is finely adjusted. I had to do it. For this reason, in order to perform focusing with high accuracy, it is necessary to increase the number of repetitions in order to improve the S / N, or to make the focal length finer, and it takes time. Therefore, it is possible to improve the accuracy and shorten the time by making the initial setting of the objective lens (initial setting of the focal length) as accurate as possible by including the wafer warp and reducing the change in the focal length during the fine adjustment.

【0012】本発明の目的は、荷電ビームを用いたパタ
ン寸法測定,欠陥検査において、ウエハの反り等に起因
した焦点距離の変化があっても正確に焦点合わせを行
い、高精度な寸法測定を行うことができる集積回路の寸
法測定、欠陥検査システムを提供することにある。
An object of the present invention is to perform accurate dimension measurement in pattern dimension measurement and defect inspection using a charged beam, even if there is a change in focal length due to wafer warpage or the like. An object of the present invention is to provide an integrated circuit dimensional measurement and defect inspection system that can be performed.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる集積回路
の寸法測定、欠陥検査システムは、測定ウエハの測定位
置での描画時の焦点ずれ量を露光装置から読み込み、そ
の焦点ずれ量に相当する対物レンズの電流または電圧を
加えることにより、被測定パタン位置でのウエハの反り
による焦点距離のずれを補正し、焦点合わせを行うよう
にしたものである。
A dimension measurement and defect inspection system of an integrated circuit according to the present invention reads a defocus amount at the time of writing at a measurement position of a measurement wafer from an exposure device and corresponds to the defocus amount. By applying a current or a voltage to the objective lens, the deviation of the focal length due to the warp of the wafer at the measured pattern position is corrected, and focusing is performed.

【0014】さらに、ウエハアライメント時に、各マー
ク位置での焦点距離を記憶し、これら複数のマーク位置
での焦点距離データからウエハの傾きを算出し、この値
にウエハの反りによる焦点ずれによる変化分を、対物レ
ンズの電流または電圧に加算して設定し、焦点合わせを
行うようにしたものである。
Further, at the time of wafer alignment, the focal length at each mark position is stored, the tilt of the wafer is calculated from the focal length data at the plurality of mark positions, and the change amount due to the defocus due to the warp of the wafer is added to this value. Is set by adding to the current or voltage of the objective lens to perform focusing.

【0015】[0015]

【作用】本発明では、露光装置から描画時のデータとし
て、各チップごとの焦点距離の変化を読み込んでいる。
このため、ウエハの反りや傾き等があっても、その変化
量を露光装置から得て対物レンズの初期設定時に補正し
ておくことにより、焦点合わせの微調整の範囲を狭める
ことができる。
In the present invention, the change in the focal length of each chip is read from the exposure device as data for drawing.
Therefore, even if the wafer is warped or tilted, the range of fine adjustment for focusing can be narrowed by obtaining the amount of change from the exposure apparatus and correcting it at the time of initial setting of the objective lens.

【0016】[0016]

【実施例】図1は本発明の測定システムの構成の一例を
示した図である。測定装置100は電子ビームを目的試
料に照射するための電子光学鏡筒(図示せず)と、試料
の位置を移動するためのステージ(図示せず)、および
SEM1,鏡筒制御系2,鏡筒制御テーブル3,電源イ
ンタフェース4,ステージ制御系5,信号処理測定部
6,二次電子検出系7,制御計算機8,焦点距離補正量
算出部9,焦点距離描画テーブル10,ステージ傾斜補
正用テーブル11を有している。なお、200は露光装
置である。鏡筒制御系2では、鏡筒制御テーブル3を参
照しながら、各照射条件に応じて、各電磁レンズにどれ
だけの電流を流せばよいか(静電レンズでは電圧)を計
算し、電源インタフェース4を介して各レンズにその電
流を流してビームを制御する。ステージ制御系5では、
目的の座標にステージを精度良く停止させるために、レ
ーザ干渉計やリニアスケール等により現在の位置座標を
読込みながら、ステージ移動にフィードバックをかけて
いる。信号処理測定部6では、二次電子検出系7からの
ビームのスキャンに同期して取り込んだ信号像を得て、
目的パタンの検出,寸法測定,欠陥検出等を行う。以上
1〜8の構成は、通常のSEMにおいても用いられてい
るものである。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a measuring system of the present invention. The measuring apparatus 100 includes an electron optical lens barrel (not shown) for irradiating a target sample with an electron beam, a stage (not shown) for moving the position of the sample, an SEM 1, a lens barrel control system 2, and a mirror. Tube control table 3, power supply interface 4, stage control system 5, signal processing measurement unit 6, secondary electron detection system 7, control computer 8, focal length correction amount calculation unit 9, focal length drawing table 10, stage tilt correction table Have 11. Reference numeral 200 is an exposure device. The lens barrel control system 2 refers to the lens barrel control table 3 to calculate how much current should be applied to each electromagnetic lens (voltage for an electrostatic lens) according to each irradiation condition, and to calculate the power interface. The current is passed through each lens through 4 to control the beam. In the stage control system 5,
In order to stop the stage at the target coordinates with high accuracy, feedback is given to the stage movement while reading the current position coordinates with a laser interferometer or a linear scale. The signal processing / measuring unit 6 obtains a signal image captured in synchronization with the scanning of the beam from the secondary electron detection system 7,
Detects target patterns, measures dimensions, detects defects, etc. The configurations 1 to 8 described above are also used in a normal SEM.

【0017】本発明の測定システムでは、焦点合わせの
精度向上のため、焦点距離補正量算出部9を付加してい
る。この焦点距離補正量算出部9では、ウエハの反りに
よる焦点距離のずれを補正するため、あらかじめ露光装
置200から描画時の各チップごとの焦点距離の変化量
を得て焦点距離描画テーブル10を設けテーブル化して
おく。また、測定装置100側のステージの傾きを補正
するため、あらかじめステージの何箇所かの焦点距離の
変化を読み込んで、ステージ傾斜補正用テーブル11を
作成しておく。この2つのテーブル10,11を用い
て、対物レンズの電流または電圧を変化させて、ステー
ジの傾きとウエハの反りによる焦点得距離のずれを補正
する。その算出方法については、後で図2の説明で述べ
る。なお、ウエハの反りをウエハアライメント時に検出
して補正する図3の方法では、図中のステージ傾斜補正
用テーブル11はウエハアライメント用のマークを検出
するときの焦点合わせのみに必要で、各測定時の焦点あ
わせ時には必要ない。
In the measuring system of the present invention, a focal length correction amount calculation unit 9 is added to improve the focusing accuracy. In the focal length correction amount calculation unit 9, in order to correct the deviation of the focal length due to the warp of the wafer, the focal length drawing table 10 is provided by previously obtaining the amount of change in the focal length of each chip at the time of drawing from the exposure apparatus 200. Make a table. Further, in order to correct the tilt of the stage on the measuring device 100 side, changes in the focal length at several points on the stage are read in advance and the stage tilt correction table 11 is created. By using the two tables 10 and 11, the current or voltage of the objective lens is changed to correct the deviation of the focal length due to the tilt of the stage and the warp of the wafer. The calculation method will be described later with reference to FIG. In the method of FIG. 3 in which the warp of the wafer is detected and corrected at the time of wafer alignment, the stage tilt correction table 11 in the drawing is necessary only for focusing when the mark for wafer alignment is detected, and is required at each measurement. Not needed when focusing on.

【0018】露光装置200で描画されたウエハ内のパ
タン寸法を、測定装置100で測定する。この時、露光
結果データを測定前に測定装置100の制御計算機8に
転送しておく。転送するデータは、焦点距離の位置依存
性の情報を含むものである。例えば、露光装置200の
場合には、チップ単位で一括露光するので、各チップの
描画時の焦点ずれ量をデータとして転送する。露光装置
200と測定装置100は、物理的には接続されている
必要はなく、ネットワークを介してデータを転送すれば
よい。もちろん、この両者を一体化した装置であっても
よい。
The pattern size in the wafer drawn by the exposure apparatus 200 is measured by the measuring apparatus 100. At this time, the exposure result data is transferred to the control computer 8 of the measuring apparatus 100 before the measurement. The data to be transferred contains information on the position dependency of the focal length. For example, in the case of the exposure apparatus 200, since batch exposure is performed on a chip-by-chip basis, the defocus amount at the time of drawing each chip is transferred as data. The exposure apparatus 200 and the measurement apparatus 100 do not have to be physically connected, and data may be transferred via a network. Of course, a device in which both are integrated may be used.

【0019】測定装置100の制御計算機8では、測定
前に測定条件を登録する。これは、その都度指定して
も、あらかじめ作成しておいた測定条件を呼出しても良
い。この測定条件の中にはウエハアライメントで使用す
るパタンの座標・形状,寸法を測定するパタンの位置座
標、及びこれらの測定の際に用いるビームの照射条件
(加速電圧,ビーム電流等)が含まれている。以下に、
本発明の測定システムによる焦点距離補正(対物レンズ
の初期設定)の高精度化の手法について述べる。
The control computer 8 of the measuring apparatus 100 registers the measurement conditions before the measurement. This may be designated each time, or a measurement condition created in advance may be called. These measurement conditions include the coordinates and shape of patterns used in wafer alignment, the position coordinates of patterns used to measure dimensions, and the beam irradiation conditions (acceleration voltage, beam current, etc.) used in these measurements. ing. less than,
A method for improving the accuracy of focal length correction (initial setting of the objective lens) by the measuring system of the present invention will be described.

【0020】図2は本発明による対物レンズの初期設定
手順を示したフローチャートである。なお、(S1)〜(S1
0) は各ステップを示す。 ウエハアライメント終了後(S1)、測定したい位置の
設計座標(ウエハ座標)を測定条件ファイルから読み込
む(S2)。 測定チップでの焦点距離のずれ量を求める(S3)。露
光装置200では、各チップ露光時の焦点距離のずれ量
(例えば原点またはあるチップを基準としたずれ量)を
データとして受け取り、その値を用いる。EB露光装置
の場合は、チップ内を多数の図形に分割して描画するの
で、これらの平均値(チップマーク検出時の焦点距離の
平均値でもよい)を算出して用いる。 測定の照射条件を読み込む(加速電圧)(S4)。 対物レンズの初期設定値o|を算出する(S5)。ここ
で、初期設定値は3つの項の和o|=o|hv+o|s
tg+o|wfで算出する(S6)。第1項は、加速電圧に
よって変化する項で、従来技術で述べた (1)式で与えら
れる。この項は、ある場所(例えばステージ原点位置)
での焦点距離に対応した対物レンズ電流である。第2項
は、ステージの傾きに起因する項で、ステージの移動に
よって生じる焦点のずれを補正するものである。この項
は、従来技術で述べた (2)式で与えられる。第3項がウ
エハ反り等に起因する項であり、露光時の描画データか
ら補正する。測定チップでの焦点距離のずれ量をδ(μ
m)とすると、対物レンズ電流の補正量はo|wf=a
δ(ここで、aは (2)式のaと同じものであり、焦点距
離を1μm変化させるのに必要な対物レンズ電流から決
まる比例定数)となる。 上記算出値を対物レンズに設定する。
FIG. 2 is a flow chart showing the initial setting procedure of the objective lens according to the present invention. In addition, (S1) ~ (S1
0) indicates each step. After the wafer alignment is completed (S1), the design coordinates (wafer coordinates) of the position to be measured are read from the measurement condition file (S2). The shift amount of the focal length at the measuring chip is obtained (S3). The exposure apparatus 200 receives the deviation amount of the focal length at the time of exposure of each chip (for example, the deviation amount with respect to the origin or a certain chip) as data, and uses the value. In the case of the EB exposure apparatus, since the inside of the chip is divided into a large number of figures for drawing, the average value of these (or the average value of the focal lengths at the time of detecting the chip mark) may be calculated and used. Read the irradiation conditions for measurement (acceleration voltage) (S4). The initial setting value o | of the objective lens is calculated (S5). Here, the initial setting value is the sum of three terms o | = o | hv + o | s
It is calculated by tg + o | wf (S6). The first term is a term that changes depending on the acceleration voltage and is given by the equation (1) described in the prior art. This term is at a certain location (for example, stage origin position)
This is the objective lens current corresponding to the focal length at. The second term is a term caused by the tilt of the stage, and corrects the focus shift caused by the movement of the stage. This term is given by the equation (2) described in the prior art. The third term is a term caused by the warp of the wafer and is corrected from the drawing data at the time of exposure. The amount of deviation of the focal length at the measuring tip is δ (μ
m), the correction amount of the objective lens current is o | wf = a
δ (where a is the same as a in equation (2), and is a proportional constant determined from the objective lens current required to change the focal length by 1 μm). The calculated value is set for the objective lens.

【0021】以上の対物レンズの初期設定の後に、微調
整を行うことにより焦点合わせを行い、測定を実施する
ことができる(S7)。この初期設定方法は、初期値に加速
電圧とステージ位置、ウエハの反りの影響を考慮してい
るので、微調整段階での対物レンズ(焦点距離)の変化
量を小さくすることができ、設定精度を高くできるた
め、測定の再現性、測定精度も向上する(S8)〜(S10) 。
After the above-described initial setting of the objective lens, fine adjustment is performed to perform focusing and measurement can be performed (S7). This initial setting method considers the influence of the acceleration voltage, stage position, and wafer warp on the initial value, so the amount of change in the objective lens (focal length) at the fine adjustment stage can be reduced, and the setting accuracy can be reduced. Since it can be made higher, the measurement reproducibility and measurement accuracy are also improved (S8) to (S10).

【0022】図3は本発明の別の実施例の手順を示した
フローチャートである。なお、(S11) 〜(S23) は各ステ
ップを示す。ウエハアライメント時に、各マーク位置で
の座標と焦点距離を記憶し(S11),(S12) 、これら複数の
マーク位置での焦点距離データからウエハの傾き(焦点
距離の座標依存性)を最小2乗法等により算出し(S13),
(S14) 、記憶しておく(S15) 。この場合は、図1のステ
ージ傾斜補正用テーブル(図2の方法の (2)式のo|s
tgによる補正)11は、マーク位置での焦点合わせ時
の対物レンズ初期設定に必要である。各測定点での対物
レンズ初期設定は、算出したウエハの傾きを用いるの
で、このテーブルは不要である。この場合には、ウエハ
とステージの密着がよくない場合であっても、傾きを正
確に補正できるので、焦点合わせ時の対物レンズの初期
設定の精度を、さらに上げることができる。(S16) 〜(S
23) は図2の(S3)〜(S10) と同様なので、その説明は省
略する。
FIG. 3 is a flow chart showing the procedure of another embodiment of the present invention. In addition, (S11) to (S23) indicate each step. At the time of wafer alignment, the coordinates and focal length at each mark position are stored (S11), (S12), and the wafer inclination (focal length coordinate dependency) is calculated by the least squares method from the focal length data at these plural mark positions. (S13),
(S14) is stored (S15). In this case, the stage tilt correction table of FIG. 1 (o | s of the equation (2) of the method of FIG. 2)
(Correction by tg) 11 is necessary for initial setting of the objective lens at the time of focusing at the mark position. This table is unnecessary because the calculated wafer tilt is used for the initial setting of the objective lens at each measurement point. In this case, even if the contact between the wafer and the stage is not good, the tilt can be accurately corrected, so that the accuracy of the initial setting of the objective lens at the time of focusing can be further improved. (S16) ~ (S
Since (23) is the same as (S3) to (S10) in FIG. 2, its description is omitted.

【0023】なお、露光するときはウエハの全面にレジ
ストがあり、パターンはレジストを現像して形成され
る。この場合、パターンを形成するレジストの残留応力
は小さいため、現像による反りの変化は問題にならな
い。
During exposure, there is a resist on the entire surface of the wafer, and the pattern is formed by developing the resist. In this case, since the residual stress of the resist forming the pattern is small, the change in the warp due to the development does not matter.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の測定シス
テムでは、露光装置から各チップごとの焦点距離の変化
を露光装置の描画データとして読み込み、対物レンズの
初期設定でウエハの反り分の補正を行っている。このた
め、ウエハの反りがあっても対物レンズの初期設定が高
精度で行われるので、焦点合わせ時の焦点距離の変更範
囲を狭めることができ、設定精度の向上、測定に時間短
縮が図れる。
As described above, in the measuring system of the present invention, the change in the focal length of each chip is read from the exposure device as drawing data of the exposure device, and the warp of the wafer is corrected by the initial setting of the objective lens. It is carried out. Therefore, even if the wafer is warped, the initial setting of the objective lens is performed with high accuracy, so that the range of change of the focal length at the time of focusing can be narrowed, the setting accuracy can be improved, and the measurement time can be shortened.

【0025】また、ウエハの傾きをウエハアライメント
時に求めて補正するようにしたので、ウエハとステージ
の密着性が悪い場合でも焦点距離の変更範囲を狭めるこ
とができ、設定精度の向上、測定の時間短縮が図れる。
従って、測定システム全体として、測定時間の短縮、測
定再現性・精度の向上が図れる。
Further, since the inclination of the wafer is obtained and corrected at the time of wafer alignment, the range of change of the focal length can be narrowed even when the adhesion between the wafer and the stage is poor, the setting accuracy is improved, and the measurement time is improved. Can be shortened.
Therefore, it is possible to shorten the measurement time and improve the measurement reproducibility and accuracy of the entire measurement system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる集積回路の寸法測定、欠陥検査
システムの一実施例の構成をすめすブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an integrated circuit dimensional measurement and defect inspection system according to the present invention.

【図2】本発明による焦点合わせ方法の手順を示したフ
ローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of a focusing method according to the present invention.

【図3】本発明による別の焦点合わせ方法の手順を示し
たフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of another focusing method according to the present invention.

【図4】パタン測定,検査において、焦点合わせ精度が
測定値に及ぼす影響を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing an influence of focusing accuracy on a measurement value in pattern measurement and inspection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 SEM 2 鏡筒制御系 3 鏡筒制御テーブル 4 電源インタフェース 5 ステージ制御系 6 信号処理測定部 7 二次電子検出系 8 制御計算機 9 焦点距離補正量算出部 10 焦点距離描画テーブル 11 ステージ傾斜補正用テーブル 100 測定装置 200 露光装置 1 SEM 2 lens barrel control system 3 lens barrel control table 4 power supply interface 5 stage control system 6 signal processing measurement unit 7 secondary electron detection system 8 control computer 9 focal length correction amount calculation unit 10 focal length drawing table 11 stage tilt correction Table 100 Measuring device 200 Exposure device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電ビームを照射するための鏡筒、試料
を移動するステージ、反射電子または二次電子信号を検
出する手段を有し、露光装置により処理が施された測定
ウエハの測定位置での描画時の焦点ずれ量を前記露光装
置から読み込み、その焦点ずれ量に相当する対物レンズ
の電流または電圧を加えることにより、被測定パタン位
置でのウエハの反りによる焦点距離のずれを補正し、焦
点合わせを行うことを特徴とする集積回路の寸法測定、
欠陥検査システム。
1. A lens barrel for irradiating a charged beam, a stage for moving a sample, means for detecting backscattered electrons or secondary electron signals, and at a measurement position of a measurement wafer processed by an exposure apparatus. The defocus amount at the time of writing is read from the exposure apparatus, and the current or voltage of the objective lens corresponding to the defocus amount is applied to correct the deviation of the focal length due to the warp of the wafer at the measured pattern position, Dimension measurement of integrated circuits characterized by performing focusing,
Defect inspection system.
【請求項2】 請求項1に記載の寸法測定、欠陥検査シ
ステムにおいて、ウエハアライメント時に、各マーク位
置での焦点距離を記憶し、これら複数のマーク位置での
焦点距離データからウエハの傾きを算出し、この値にウ
エハの反りによる焦点ずれによる変化分を、対物レンズ
の電流または電圧に加算して設定し、焦点合わせを行う
ことを特徴とする集積回路の寸法測定、欠陥検査システ
ム。
2. The dimension measurement / defect inspection system according to claim 1, wherein during wafer alignment, focal lengths at respective mark positions are stored, and a wafer tilt is calculated from focal length data at the plurality of mark positions. An integrated circuit dimension measurement and defect inspection system is characterized in that this value is set by adding a variation due to defocus due to wafer warpage to the current or voltage of the objective lens to perform focusing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150276616A1 (en) * 2014-03-25 2015-10-01 Kla-Tencor Corporation Variable image field curvature for object inspection
KR20170008654A (en) * 2015-07-14 2017-01-24 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 3d ic bump height metrology apc

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