JPH07130322A - 走査形電子顕微鏡の装置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の測長ＳＥＭ各々を、外部より制御可能と
し、これらの制御を１台の制御装置（ホスト制御装置）
にて、ウェーハ上のレジストの線幅，形状等を監視、及
び、測長ＳＥＭの操作を行うこと。 【構成】測長ＳＥＭに通信手段５，画像信号入出力手段
６をもうけ、ホスト制御装置４に操作手段７，通信手段
８，表示手段９，画像信号入出力手段１０をもうけて測
長ＳＥＭで操作，観察する機能をホスト制御装置４で出
来るようにする。 【効果】本発明により、複数の測長ＳＥＭを１人で監
視，操作できるので省力化の効果がある。また、クリー
ンルーム内での測長ＳＥＭ操作を最小限に抑えられので
クリーンルームのクリーン度を向上させる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査形電子顕微鏡及び
類似装置に係わり、特に、半導体分野でウェーハ上レジ
ストの線幅測定に使用される走査形電子顕微鏡及び類似
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体分野でウェーハ上レジストの線幅
測定に使用されている走査形電子顕微鏡（以下、測長Ｓ
ＥＭ）は、画像信号表示手段に表示されたレジストの線
幅を自動あるいは手動にて測定し半導体プロセスの評価
に使用されている。線幅を測定する一連の流れは、図４
に示すように、ウェーハを試料交換室に導入，試料交換
室を真空排気，ウェーハを試料室に移動，観察位置への
移動，ウェーハ上レジストの観察調整（倍率，焦点，視
野，etc.），レジストの線幅測定，測定データの出力，
ウェーハの排出である。従来、これらの操作の大部分
は、あらかじめプログラムされた手順に従って操作者が
スイッチ，ツマミ操作等を行っていた。従って、測長Ｓ
ＥＭが複数台ある場合には、操作者も複数人必要にな
る。しかし、現在、半導体プロセスは、年々、微細化が
進みそれにともなって装置が設置されるクリーンルーム
のクリーン度が高くなって、クリーンルームにはいる人
数が制限されてきている。また、工場全体の自動化（生
産ラインの無人化）の要求が高くなってきている。この
対策として、測長ＳＥＭに自動焦点機能等を組み込み、
操作の自動化をはかってきたが、自動機能がエラーを起
こした場合には、操作者による復帰操作が必要なため、
無人化をはかるためには複数の測長ＳＥＭを少人数で、
また、クリーンルームの外で制御する要求がでてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ウェーハ上のレジスト
形状等を観察する上で重要な事項の一つに観察するウェ
ーハに異物（ゴミ）を付着させないことである。この対
策として、ウェーハが置かれる場所に人間が近づかない
ようにする対策があるが、測長ＳＥＭによりウェーハ上
のレジストを観察するためには、クリーンルームに設置
されている測長ＳＥＭでクリーンルームに入って操作し
なければならず他の場所（クリーンルームの外）で観察
できないという問題がある。

【０００４】測長ＳＥＭに異常が発生した場合に、他の
場所で異常の詳細が把握できない。また、装置を復帰さ
せる場合も、異常の大小にかかわらず発生した装置の操
作手段を操作する必要があるという問題がある。

【０００５】測長ＳＥＭの無人運転をおこなうために
は、測長するレジストパターンの自動認識率が低いと、
操作者による操作が増えて省力化がはかれない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に、測長ＳＥＭを構成する各ユニットを外部から制御で
きる手段，画像信号を外部におくる手段及び、測長デー
タ，エラーメッセージを外部におくる手段を測長ＳＥＭ
各々に取付ける。さらに複数の測長ＳＥＭを１台で外部
から制御できる装置（以下、ホスト制御装置）を設け
る。このホスト制御装置には、測長ＳＥＭの各ユニット
を制御する手段，測長ＳＥＭより送られた画像信号を表
示する手段，測長データ，エラーメッセージを読みと
り、解析する手段を備えている。これにより、測長ＳＥ
Ｍをクリーンルームの外より制御する事が可能になる。

【０００７】操作者による操作は、測長ＳＥＭ、あるい
は、ホスト制御装置に画像認識手段を装備する事で少な
くできる。

【０００８】

【作用】各々の測長ＳＥＭは、ホスト制御装置からの指
令によりあらかじめ決められた手順により、ウェーハ上
のレジストの線幅測定を開始する。各々の測長ＳＥＭ
は、画像信号，測長データ，エラーメッセージを必要に
応じてホスト制御装置におくる。ホスト制御装置は、測
長ＳＥＭより送られてきた画像信号，測長データを読み
取り必要に応じて表示，記憶を行う。また、測長ＳＥＭ
側で画像認識等で、エラーが発生し測長処理が中断した
場合には、エラーが発生した測長ＳＥＭの制御をホスト
制御装置に移し、操作者が画像の視野選択，画像の調整
（焦点，非点，倍率）等を行い処理が続行できるように
する。

【０００９】また、ホスト制御装置は、測長ＳＥＭを外
部から制御できる手段を有しているため測長ＳＥＭから
離れた位置に設置できる。従って、ホスト制御装置は、
クリーンルーム内にある必要はない。

【００１０】この方式により複数の測長ＳＥＭを１台の
ホスト制御装置で制御することができ、クリーンルーム
での無人化がはかれる。また、省力化がはかれる。

【００１１】

【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。

【００１２】測長ＳＥＭ（１）１，測長ＳＥＭ（２）
２，…，測長ＳＥＭ（Ｎ）３には、各々、測長ＳＥＭの
機能を満足する、電子線発生手段，電子線集束手段，電
子線偏向手段，試料像検出手段１３，表示手段１１（試
料像，エラーメッセージ，測長データ，命令メッセー
ジ，etc.）、画像認識手段１２，試料移動手段，試料室
真空排気手段を備えている。また、ホスト制御装置４へ
データ（測長結果，エラーメッセージ，etc.）を送信
し、また、ホスト制御装置４が、測長ＳＥＭに送ったデ
ータ（上記手段への動作命令）を受信する通信手段５
（例：ＲＳ−２３２Ｃ）を備えている。さらに、試料像
表示手段に表示される画像データをホスト制御装置４に
送信する、あるいは、ホスト制御装置４からの画像信号
を受信する画像信号入出力手段６をそなえている。

【００１３】ホスト制御装置４には、測長ＳＥＭの上記
手段を制御するために操作する操作手段７，測長ＳＥＭ
よりのデータ（測長結果、エラーメッセージ，etc.）を
受信、また、測長ＳＥＭとデータを授受するための通信
手段８，画像信号入出力手段１０，測長ＳＥＭよりの前
記データ，画像を表示するための表示手段９を備えてい
る。以下、動作を説明する。

【００１４】ホスト制御装置４からの命令は、通信手段
８から、測長ＳＥＭ（１）１，測長ＳＥＭ（２）２，
…，測長ＳＥＭ（Ｎ）３に送られる。命令を通信手段５
を介して受信した測長ＳＥＭは、あらかじめプログラム
された手順に従ってウェーハのレジストの線幅測定，形
状観察を開始する。この形状観察を行うために、試料像
検出手段１３よりの像信号を画像認識手段１２に入力し
その結果から、電子線集束手段，電子線偏向手段，試料
移動手段を制御して観察の対象となるレジストパターン
を自動で判別させる。線幅測定，形状観察が終了する
と、その結果を通信手段５，画像信号入出力手段６を介
してホスト制御装置４に送信する。ホスト制御装置４
は、通信手段８，画像信号入出力手段１０に入力される
信号を必要に応じて表示手段９に表示する。ホスト制御
装置４を操作している操作者は、表示されたデータを解
析して不具合がある場合には、不具合が発生した測長Ｓ
ＥＭの制御を通信手段８，画像信号入出力手段１０を用
いてホスト制御装置４の操作手段７で試料像観察ができ
るようにし確認を行う。

【００１５】測長ＳＥＭ側に不具合（ウェーハの搬送異
常，試料室真空度の悪化，etc.）が発生した場合には、
測長ＳＥＭ側は、通信手段５を介して不具合の状態をホ
スト制御装置４に送る。ホスト制御装置４を操作してい
る操作者は、不具合が発生した測長ＳＥＭの制御を通信
手段８，画像信号入出力手段１０を用いてホスト制御装
置４で行えるようにする。不具合が、リトライ（再実
行）することで解決する場合には、ホスト制御装置４よ
りリトライの命令を出して、測長，観察の処理を実行さ
せる。リトライで不具合が解決しない場合には、従来装
置と同様に測長ＳＥＭ側にて不具合処理を行う。

【００１６】図２に請求項３の実施例を示す。本実施例
は、焦点調節，視野移動、また、観察の対象となるレジ
ストパターンを自動で判別する際に使用する画像認識手
段１３をホスト制御装置に有するものである。画像認識
は、レジスト等の形状を観察，測定する場合、試料を移
動している時には使用しないので各々の測長ＳＥＭに装
備する必要はない。以下動作を説明する。

【００１７】ホスト制御装置４により測長動作の開始命
令が各測長ＳＥＭにだされる。各測長ＳＥＭは、あらか
じめプログラムされた手順により動作を開始する。画像
認識を必要とする処理にきたとき、測長ＳＥＭは、通信
手段５を介してホスト制御装置４に画像認識処理の要求
をだす。ホスト制御装置４は、画像認識要求をだした測
長ＳＥＭに対して画像データを画像信号入出力手段１０
より受取り画像認識手段１３で画像認識処理をし、その
結果から画像認識要求をだした測長ＳＥＭに焦点調節，
視野移動の命令を通信手段８を介しておくる。同時期に
他の測長ＳＥＭより画像認識要求があると、認識要求の
順番で、画像処理を行うためスループットが落ちるとい
う短所があるが、これは、ホスト制御装置４に、複数の
画像処理手段をもうけることで解決する。

【００１８】図３に請求項５の実施例を示す図１に示す
実施例との違いは、表示手段１１が測長ＳＥＭ(１)１，
測長ＳＥＭ（２）２，測長ＳＥＭ（Ｎ）３に有していな
いことである。試料の画像あるいは、レジストパターン
の測長データは、通信手段５，画像信号入出力手段６を
用いてホスト制御装置４の表示手段９にて見ることがで
きるので測長ＳＥＭの動作，操作には問題はない。測長
ＳＥＭの表示手段１１に表示されていた測長データ，観
察像は、それぞれ、通信手段５，画像入出力手段６を介
してホスト制御装置４に送られる。ホスト制御装置４
は、測長ＳＥＭより送られたデータを通信手段８，画像
信号入出力手段１０で受け取り表示手段９に表示する。

【００１９】画像認識は、画像処理専用の手段を測長Ｓ
ＥＭあるいは、ホスト制御装置に装備するか、測長ＳＥ
Ｍあるいは、ホスト制御装置を制御している演算装置を
用いて実現できる。

【００２０】通信手段５と画像信号入出力手段６は、高
速大容量のデータ通信に適している光通信手段１つにま
とめても構わない。

【００２１】ホスト制御装置４の具体例としては、通信
手段，画像信号入出力手段を備えたワークステーショ
ン，パーソナルコンピュータがあげられる。操作手段７
には専用のスイッチ，ツマミのかわりに、ワークステー
ション，パーソナルコンピュータに付属しているキーボ
ード，マウス等を使用しても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明により、複数の測長ＳＥＭを１台
のホスト制御装置で、監視，操作できるため省力化が計
れると共に、ホスト制御装置をクリーンルームないに設
置する必要がないため、クリーンルーム内での測長ＳＥ
Ｍ操作を最小限に抑えることで操作者によるゴミの発生
が抑えられ、クリーンルームのクリーン度を向上させる
効果がある。

【００２３】測長ＳＥＭの画像，測長データをＬＡＮ等
で、工場内の大型コンピュータに接続する場合には、ホ
スト制御装置がデータのバッファーになるため、測長Ｓ
ＥＭを直接接続するよりも大型コンピュータの処理負荷
が軽くなる効果がある。

【００２４】測長ＳＥＭの表示手段１１を無くすこと
で、表示手段（ＣＲＴ）から発生する磁場の影響を無く
すことができ観察像の質が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２，３に対する実施例を示す図であ
る。

【図２】請求項４に対する実施例を示す図である。

【図３】請求項５に対する実施例を示す図である。

【図４】従来の測長ＳＥＭにおける測長処理の流れを示
す図である。

【符号の説明】

１…測長ＳＥＭ（１）、２…測長ＳＥＭ（２）、３…測
長ＳＥＭ（Ｎ）、４…ホスト制御装置、５…通信手段、
６…画像信号入出力手段、７…操作手段、８…通信手
段、９…表示手段、１０…画像信号入出力手段、１１…
表示手段、１２…画像認識手段、１３…試料像検出手
段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子線を発生する手段，該電子線を集束す
   る手段，該電子線を２次元に偏向する手段，該電子線を
   試料に照射した際に試料から発生する信号を検出する手
   段，該検出信号を画像信号に変換する手段，試料を移動
   する手段，真空に排気する手段、及び上記手段を、外部
   から制御する手段を備えた走査形電子顕微鏡複数台を、
   １台の装置制御装置で制御することを特徴とする走査形
   電子顕微鏡の装置制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、各々の走査形電子顕微
   鏡は画像を表示する手段を含み、前記装置制御装置と
   は、独立に操作可能であることを特徴とする走査形電子
   顕微鏡の装置制御装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、画像認識の手段
   を、各々の走査電子顕微鏡に有することを特徴とする走
   査形電子顕微鏡の装置制御装置。
4. 【請求項４】請求項１又は２において、画像認識の手段
   を、前記装置制御装置に有することを特徴とする走査形
   電子顕微鏡の装置制御装置。
5. 【請求項５】請求項１，２，３、又は４において、前記
   画像信号を前記制御装置の画像表示手段に表示すること
   を特徴とする走査形電子顕微鏡の装置制御装置。