KR102422827B1 - 하전 입자 빔 시스템, 및 중첩 시프트량 측정 방법 - Google Patents

하전 입자 빔 시스템, 및 중첩 시프트량 측정 방법 Download PDF

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Abstract

(과제) 고정밀도의 중첩 시프트량의 측정을 가능하게 한다.
(해결 수단) 이 하전 입자 빔 시스템은, 검출기의 출력에 의거하여, 시료의 제1 층, 및 제1 층보다 하층의 제2 층 사이의 중첩 시프트량을 측정하는 컴퓨터 시스템을 구비한다. 컴퓨터 시스템은, 검출기의 출력에 의거하여, 제1 층에 대한 제1 화상, 및 제2 층에 대한 제2 화상을 생성하고, 제1 가산 매수의 상기 제1 화상을 가산하여 제1 가산 화상을 생성하고, 상기 제1 가산 매수보다 큰 제2 가산 매수의 상기 제2 화상을 가산하여 제2 가산 화상을 생성한다. 상기 제1 가산 화상 및 제2 가산 화상에 의거하여, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이의 중첩 시프트량이 측정된다.

Description

하전 입자 빔 시스템, 및 중첩 시프트량 측정 방법{CHARGED PARTICLE BEAM SYSTEM AND OVERLAY SHIFT AMOUNT MEASUREMENT METHOD}
본 발명은, 하전 입자 빔 시스템, 및 중첩 시프트량 측정 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스는, 리소그래피 처리 및 에칭 처리를 이용하여, 포토마스크에 형성된 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 전사(轉寫)하는 공정을 행하고, 이것을 반복함으로써 제조된다. 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 리소그래피 처리 및 에칭 처리의 양부(良否), 그리고 이물의 발생 등이, 제조되는 반도체 디바이스의 수율에 크게 영향을 준다. 따라서, 제조 공정에 있어서의 이상(異常)이나 불량의 발생을 조기(早期)에, 또는 사전에 검지하는 것이, 반도체 디바이스의 수율의 향상을 위해 중요하다.
이 때문에, 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 상에 형성한 패턴의 계측이나 검사가 행해진다. 특히, 최근 반도체 디바이스의 미세화의 가일층의 진전과 삼차원화의 진행에 따라, 서로 다른 공정간에 있어서의 패턴의 중첩 시프트량의 계측 및 제어를 정확하게 실행하는 것의 중요도가 높아지고 있다.
종래의 장치에서는, 광을 반도체 디바이스에 조사함으로써 얻어지는 반사광에 의거하여, 각 공정에서 제작된 패턴의 위치를 계측하고, 서로 다른 공정간에서의 패턴의 중첩 시프트량을 계측하는 것이 행해지고 있다. 그러나, 패턴의 미세화의 진전에 따라, 광에 의한 시프트량의 검출 방법에서는, 필요해지는 검출 정밀도를 얻는 것이 어려워지고 있다. 그 때문에, 광보다 분해능이 높은 주사형 전자 현미경을 이용하여 패턴의 중첩 시프트량을 계측하는 니즈가 높아지고 있다.
예를 들면 특허문헌 1에는, 이차 전자와 반사 전자를 검출하고, 각각에 최적의 콘트라스트 보정을 적용함으로써 서로 다른 층간(상층과 하층)의 중첩 시프트량을 고정밀도로 측정하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 상층의 패턴과 하층의 패턴의 중첩 시프트량을 주사형 전자 현미경에 의해 측정할 경우, 하층으로부터의 신호는 상층으로부터의 신호에 비해 잡음이 많다. 이 때문에, 특허문헌 1의 장치에서는, 취득한 화상을 복수매 가산함으로써 SN비(신호 잡음비)를 향상시켜, 고정밀도의 중첩 시프트량의 측정을 실현하고 있다.
그러나, 이 방법에서는, 복수매의 화상의 가산을 위해, 측정 대상물에 복수 회의 하전 입자 빔의 조사를 행했을 경우에 있어서, 하전 입자 빔에 대한 감수성이 높은 상층에 있어서 형상 변화가 생기고, 그 결과 상층의 형상에 대해서 정확한 정보를 얻을 수 없다는 문제가 생길 수 있다. 이것을 회피하기 위해, 화상의 가산 매수를 줄이면, 하층의 화상의 SN비가 낮아져, 반대로 하층의 정확한 정보를 얻을 수 없다. 이상과 같이, 상기 방법에서는, 중첩 시프트량에 대해서 높은 계측 정밀도를 얻는 것이 어렵다는 문제가 있다.
국제공개 제2014／181577호
본 발명은, 고정밀도의 중첩 시프트량의 측정을 행할 수 있는 하전 입자 빔 시스템, 및 중첩 시프트량 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 하전 입자 빔 시스템은, 시료에 하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 조사부와, 상기 시료로부터의 신호를 검출하는 검출기와, 상기 검출기의 출력에 의거하여, 상기 시료의 제1 층, 및 상기 제1 층보다 하층의 제2 층 사이의 중첩 시프트량을 측정하는 컴퓨터 시스템을 구비한다. 상기 컴퓨터 시스템은, 상기 검출기의 출력에 의거하여, 제1 층에 대한 제1 화상, 및 제2 층에 대한 제2 화상을 생성하고, 제1 가산 매수의 상기 제1 화상을 가산하여 제1 가산 화상을 생성하고, 상기 제1 가산 매수보다 큰 제2 가산 매수의 상기 제2 화상을 가산하여 제2 가산 화상을 생성한다. 제1 가산 화상 및 제2 가산 화상에 의거하여, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이의 중첩 시프트량이 측정된다.
또한, 본 발명에 따른, 하전 입자 빔의 시료에의 조사에 의해 검출기에 의해 검출된 신호에 의거하여, 시료의 서로 다른 층 사이의 중첩 시프트량을 측정하는 중첩 시프트량 측정 방법은, 상기 검출기의 출력에 의거하여, 상기 시료의 제1 층에 대한 제1 화상, 및 상기 제1 층보다 하층의 제2 층에 대한 제2 화상을 생성하는 스텝과, 제1 가산 매수의 상기 제1 화상을 가산하여 제1 가산 화상을 생성하고, 상기 제1 가산 매수보다 큰 제2 가산 매수의 상기 제2 화상을 가산하여 제2 가산 화상을 생성하는 스텝과, 상기 제1 가산 화상 및 제2 가산 화상에 의거하여, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이의 중첩 시프트량을 측정하는 스텝을 구비한다.
본 발명에 따르면, 고정밀도의 중첩 시프트량의 측정을 행할 수 있는 하전 입자 빔 시스템, 및 중첩 시프트량 측정 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태의 주사형 전자 현미경(SEM)의 개략 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 제1 실시형태의 주사형 전자 현미경(SEM)의 각부(各部)의 동작을 나타내는 개략도.
도 3은 제1 실시형태의 하전 입자 빔 시스템에 있어서 중첩 시프트량 측정의 대상이 되는 시료의 구조의 일례를 설명하는 사시도 및 단면도.
도 4는 제1 실시형태에 있어서의 중첩 시프트량 측정의 절차(레시피 설정 플로우)의 일례를 설명하는 플로우 차트.
도 5는 제1 실시형태에 있어서의 중첩 시프트량 측정의 절차(측정 실행 플로우)의 일례를 설명하는 플로우 차트.
도 6은 제1 실시형태에 있어서의 중첩 시프트량 측정의 절차(레시피 설정(템플릿 등록) 플로우)의 일례를 설명하는 플로우 차트.
도 7은 제1 실시형태에 있어서의 중첩 시프트량 측정의 절차(측정 실행 플로우)의 일례를 설명하는 플로우 차트.
도 8은 도 4의 템플릿 등록(스텝 S303), 및 측정점 등록(스텝 S304)을 실행하기 위한 GUI 화면의 일례를 설명하는 도면.
도 9는 취득 조건 설정 화면의 예.
도 10은 측정 실행 플로우(도 5)에 있어서의 위치 시프트량 계산(스텝 S404)의 상세를 설명하는 개략도.
도 11은 제2 실시형태에 따른 취득 조건 설정 화면의 예.
도 12는 제3 실시형태에 따른 취득 조건 설정 화면의 예.
도 13은 제3 실시형태에 따른 드리프트 보정 조건 설정 화면의 예.
도 14는 제3 실시형태에 있어서의 드리프트 시프트량의 검출 방법을 설명하는 개략도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 실시형태에 대해서 설명한다. 첨부 도면에서는, 기능적으로 같은 요소는 같은 번호로 표시될 경우도 있다. 또, 첨부 도면은 본 개시의 원리에 입각한 실시형태와 실장예를 나타내고 있지만, 이들은 본 개시의 이해를 위한 것이며, 결코 본 개시를 한정적으로 해석하기 위해 이용되는 것이 아니다. 본 명세서의 기술(記述)은 전형적인 예시에 지나지 않고, 본 개시의 특허청구범위 또는 적용예를 어떠한 의미에 있어서도 한정하는 것이 아니다.
본 실시형태에서는, 당업자가 본 개시를 실시하기 위해 충분히 상세하게 그 설명이 이루어지고 있지만, 다른 실장·형태도 가능하고, 본 개시의 기술적 사상의 범위와 정신을 일탈하지 않고 구성·구조의 변경이나 다양한 요소의 치환이 가능한 것을 이해할 필요가 있다. 따라서, 이후의 기술을 이것에 한정하여 해석해서는 안된다.
이하에 설명하는 실시형태에서는, 하전 입자 빔 시스템의 일례로서, 주사형 전자 현미경을 주로 설명한다. 그러나, 주사형 전자 현미경은 하전 입자 빔 시스템의 단순한 일례이며, 본 발명이 이하 설명하는 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 본 발명에 있어서의 하전 입자 빔 시스템은 하전 입자 빔을 이용하여 대상의 정보를 취득하는 장치를 널리 포함하는 것으로 한다. 하전 입자 빔 시스템의 일례로서, 주사형 전자 현미경을 구비한 검사 장치, 형상 계측 장치, 결함 검출 장치를 들 수 있다. 당연히, 범용(汎用)의 전자 현미경이나, 전자 현미경을 구비한 가공 장치에도 적용 가능하다.
또한, 상기의 하전 입자 빔 시스템이 신호선으로 접속된 시스템이나 하전 입자 빔 시스템을 구비한 복합 장치도 포함하는 것으로 한다. 또한, 이하의 실시형태에서는, 반도체 웨이퍼를 계측 대상으로 하고, 반도체 웨이퍼 중의 2개의 층의 중첩 시프트량의 측정 방법에 대해서 설명한다. 그러나, 이 방법도 예시를 위한 일례이며 구체적으로 기재된 예에 본 발명이 한정되는 것이 아니다. 예를 들면 「중첩 시프트량 측정」은 2층뿐만 아니라 3층 이상의 경우도 포함되고, 각 층의 패턴의 위치 어긋남뿐만 아니라 동(同)층의 패턴의 위치 어긋남도 포함될 수 있다.
[제1 실시형태]
도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 실시형태에 따른, 중첩 시프트량 측정 기능을 구비한 하전 입자 빔 시스템을 설명한다. 이 하전 입자 빔 시스템은, 일례로서, 주사형 전자 현미경(SEM)이며, 하전 입자 빔인 전자 빔의 조사에 의해 취득되는 화상을 이용하여 상층의 패턴과 하층의 패턴의 중첩 시프트량을 측정하는 중첩 시프트량 측정 방법을 실행 가능하게 구성되어 있다. 도 1은, 제1 실시형태의 주사형 전자 현미경(SEM)의 개략 구성을 나타내는 개략도이며, 도 2는, 각부의 동작을 나타내는 개략도이다.
이 SEM은, 전자 광학계인 컬럼(1)과, 시료실(2)을 구비한다. 컬럼(1)은, 조사해야 할 전자 빔(하전 입자 빔)을 발생시키는 전자총(3), 콘덴서 렌즈(4), 얼라이너(5), ExB 필터(6), 편향기(7), 및 대물 렌즈(8)를 구비하고, 하전 입자 빔 조사부로서 기능한다. 콘덴서 렌즈(4) 및 대물 렌즈(8)는, 전자총(3)에서 발생한 전자 빔을 집속(集束)시켜, 시료로서의 웨이퍼(11) 상에 조사시킨다. 편향기(7)는, 전자 빔을 웨이퍼(11) 상에서 주사하기 위해, 인가 전압에 따라서 전자 빔을 편향시킨다. 얼라이너(5)는, 전자 빔을 대물 렌즈(8)에 대하여 얼라이먼트하기 위한 전계(電界)를 발생시키도록 구성되어 있다. ExB 필터(6)는, 웨이퍼(11)로부터 발생된 이차 전자를 이차 전자 검출기(9)에 도입하기 위한 필터이다.
또한, 컬럼(1), 및 시료실(2)에는, 웨이퍼(11)(시료)로부터의 이차 전자를 검출하기 위한 이차 전자 검출기(9)(제1 검출기), 및 웨이퍼(11)로부터의 반사 전자를 검출하기 위한 반사 전자 검출기(10)(제2 검출기)가 마련되어 있다. 또, 웨이퍼(11)는, 시료실(2)에 설치되는 XY 스테이지(13) 상에 재치(載置)된다. XY 스테이지(13) 상에는, 웨이퍼(11)에 더해, 빔 교정을 위한 표준 시료(12)를 재치할 수 있다. 표준 시료(12)는, XY 스테이지(13) 상에 고정되고, 스테이지 컨트롤러(18)로부터의 신호에 의해 XY 스테이지(13)가 이동함으로써, 컬럼(1)에 대한 표준 시료(12)의 위치가 결정된다. 또한, XY 스테이지(13)의 윗쪽에는, 웨이퍼(11)를 얼라이먼트하기 위해, 웨이퍼(11)를 광학적으로 관찰하기 위한 광학 현미경(14)이 구비되어 있다.
이 SEM은 또한, 앰프(15, 16), 전자 광학계 컨트롤러(17), 스테이지 컨트롤러(18), 화상 처리 유닛(19), 및 제어부(20)를 구비하고 있다. 화상 처리 유닛(19), 및 제어부(20)는 일체적으로 컴퓨터 시스템을 구성한다. 앰프(15 및 16)는, 이차 전자 검출기(9) 및 반사 전자 검출기(10)로부터의 검출 신호를 증폭해서 화상 처리 유닛(19)을 향하여 출력한다. 전자 광학계 컨트롤러(17)는, 제어부(20)로부터의 제어 신호에 따라서 컬럼(1) 내의 얼라이너(5), ExB 필터(6), 편향기(7) 등을 제어한다.
스테이지 컨트롤러(18)는, 제어부(20)로부터의 제어 신호에 따라서, XY 스테이지(13)를 구동하기 위한 구동 신호를 출력한다. 제어부(20)는, 예를 들면 범용 컴퓨터에 의해 구성할 수 있다.
화상 처리 유닛(19)은, 일례로서, 화상 생성부(1901), 가산 화상 생성부(1902), 및 매칭 처리부(1903)를 구비하고 있다. 화상 처리 유닛(19)은, 범용의 컴퓨터에 의해 구성할 수 있고, 화상 생성부(1901), 가산 화상 생성부(1902), 및 매칭 처리부(1903)는, 도시하지 않은 화상 처리 유닛(19)이 갖는 프로세서, 메모리, 및 내장된 컴퓨터 프로그램에 의해 화상 처리 유닛(19) 내에 실현된다.
화상 생성부(1901)는, 앰프(15 및 16)로부터 수신한 증폭 검출 신호에 따라서, 이차 전자에 의거하여 얻어지는 웨이퍼(11)의 표면(제1 층)의 화상(P1)(제1 화상(P1)), 및 반사 전자에 의거하여 얻어지는 표면보다 하층(제2 층)의 화상(P2)(제2 화상(P2))을 생성한다. 또, 화상 생성부(1901)는, 얻어진 화상에 대한 에지 추출 처리, 평활화 처리, 그 밖의 화상 처리를 실행하는 기능을 포함할 수 있다.
가산 화상 생성부(1902)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수 회의 하전 입자 빔의 조사에 의해 얻어지는 복수의 제1 화상(P1), 또는 복수의 제2 화상(P2)을, 지정된 가산 매수만큼 가산하여, 각각 제1 가산 화상(P1o), 제2 가산 화상(P2o)을 생성한다. 후술하는 바와 같이, 제2 가산 화상(P2o)을 생성할 때의 가산 매수는, 제1 가산 화상(P1o)을 생성할 때의 가산 매수보다 큰 수로 설정된다. 이것은, 제1 화상(P1)은 전자 빔 감수성이 높은 표면의 화상인 한편, 제2 화상(P2)은, 전자 빔 감수성이 낮은 하층의 화상이기 때문이다.
매칭 처리부(1903)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 가산 화상(P1o)과, 제1 가산 화상(P1o)용 템플릿 화상(T1)과의 매칭을 실행하고, 템플릿 화상(T1)과 적합한 제1 가산 화상(P1o) 중의 화상을 추출한다. 또한, 매칭 처리부(1903)는, 제2 가산 화상(P2o)과, 제2 가산 화상(P2o)용 템플릿 화상(T2)과의 매칭을 실행하고, 템플릿 화상(T2)과 적합한 제2 가산 화상(P2o) 중의 화상을 추출한다.
이 매칭의 결과에 따라, 제어부(20)에 있어서, 웨이퍼 표면과 하층 사이의 중첩 시프트량이 계측된다. 여기에서, 평활화 처리의 유무 및 그 강도, 그리고 에지 추출 처리의 실행 유무는, 화상마다 선택 가능하게 할 수 있다.
제어부(20)는, 전자 광학계 컨트롤러(17), 및 스테이지 컨트롤러(18)를 통해, 주사형 전자 현미경(SEM)의 전체의 제어를 담당한다. 제어부(20)는, 도시는 생략하지만, 마우스나 키보드 등 유저가 지시 입력하기 위한 입력부, 촬상 화상 등을 표시하는 표시부, 및 하드디스크나 메모리 등의 기억부를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(20)는, 예를 들면, 상술한 템플릿 화상을 생성하는 템플릿 화상 생성부(2001), 중첩 시프트량을 계측하는 중첩 시프트량 측정부(2002)를 구비할 수 있다. 제어부(20)는, 범용의 컴퓨터에 의해 구성할 수 있고, 템플릿 화상 생성부(2001), 및 중첩 시프트량 측정부(2002)는, 도시하지 않은 제어부(20)가 갖는 프로세서, 메모리, 및 내장된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어부(20) 내에 실현된다. 하전 입자 빔 시스템은 상기 이외에도 각 구성 요소의 제어부 및 각 구성 요소간의 정보선을 포함할 수 있다(도시 생략).
도 3을 참조하여, 제1 실시형태의 하전 입자 빔 시스템에 있어서 중첩 시프트량 측정의 대상이 되는 시료의 구조의 일례를 설명한다. 도 3의 (a)는, 당해 시료의 적층 구조를 나타낸 모식도(사시도)의 예이다. 이 시료에서는, 웨이퍼 재료인 산화실리콘(203)이 최하층에 위치하고, 산화실리콘(203) 상에, 예를 들면 알루미늄 등의 금속 재료로 이루어지는 하층(204)이 형성되어 있다. 또한, 산화실리콘(203) 및 하층(204) 상에, 절연 재료로 이루어지는 중간층(202)이 퇴적해 있으며, 또한 중간층(202)의 표면(최상층)에 상층(201)이 위치하고 있다. 상층(201) 및 중간층(202)에는, 하층(204)에 달하는 원기둥형의 콘택트 홀(206)이 형성되어 있다. 이 콘택트 홀(206)의 하단은 하층(204)의 표면에 달해 있다. 상층(201)은, 중간층(202)을 보호하는 보호층이다.
도 3의 (b)∼(d)는, 콘택트 홀(206)의 형성의 공정을, 도 3의 (a)의 A-A' 부분을 따른 단면도에 의해 나타내고 있다. 도 3의 (b)는, 홀(205)을 중간층(202)의 표면까지 달하도록 에칭에 의해 형성한 단계의 단면도이다. 도 3의 (b)의 단계로부터 추가로, 상층(201)을 보호층으로 한 에칭 처리를 실시하여, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 상층(201)의 표면으로부터 하층(204)의 표면에 달하는 콘택트 홀(206)을 형성한다.
콘택트 홀(206)은 에칭 처리 후의 공정(예를 들면 CVD 공정)에 의해 도전성 물질로 메워진다. 이에 따라, 하층(204)의 일부가, 도시하지 않은 상층 배선과 매립된 도전 물질(콘택트)을 통해 전기적으로 접속된다.
도 3의 (b) 및 도 3의 (c)는, 홀(205)(콘택트 홀(206))이 소정의 중첩 시프트량 미만으로 적절히 형성되어 있는 예를 나타내고 있다. 이와 같이 중첩 시프트량이 소정값 미만이면, 하층(204)과 상층 배선을 콘택트에 의해 정상적으로 접속하는 것이 가능하다.
그러나, 도 3의 (d)에 나타내는 바와 같이, 콘택트 홀(206)의 하층(204)에 대한 중첩 시프트량이 허용값보다 크면, 콘택트 홀(206)에 메워진 도전성 물질이 하층(204)에 위치하는 복수의 부재와 접하는 것이 발생할 수 있다. 이 경우, 중첩 시프트가 발생하지 않았을 경우에 비해 회로의 성능이 변화해 버려, 최종적으로 제조되는 반도체 디바이스가 정상적으로 동작하지 않을 가능성이 있다. 이 때문에, 중첩 시프트량을 고정밀도로 계측하는 것이 중요해진다.
이하, 도 4∼도 7의 플로우 차트를 참조하여, 본 실시형태에 있어서의 중첩 시프트량 측정의 절차의 일례를 설명한다. 중첩 시프트량 측정은, 도 4에 나타내는 중첩 시프트량 측정을 위한 레시피 설정 플로우, 및 도 5에 나타내는 측정 실행 플로우를 실시함으로써 실현된다. 도 6은, 도 4의 레시피 설정 플로우에 있어서의 템플릿 등록(스텝 S303)의 절차의 상세를 설명하고 있다. 또한, 도 7은, 도 5의 측정 실행 플로우에 있어서의 중첩 시프트량 계산(스텝 S404)의 절차의 상세를 나타내고 있다. 또, 레시피란 일련의 측정 시퀀스를 자동 및 반자동으로 실시하기 위한 설정을 집약한 것이다. 또한, 템플릿이란, 템플릿 화상, 화상 취득 조건, 가산 매수 등의 정보의 집합이며, 중첩 시프트량의 측정을 행하기 위한 데이터의 집합이다.
도 4를 참조하여, 레시피 설정 플로우를 설명한다. 우선, 중첩 시프트량 측정의 대상물인 웨이퍼(11)를 시료실(2)에 로드한다(스텝 S301). 다음으로, 웨이퍼(11)의 좌표계와 장치의 좌표계를 일치시키기 위한 웨이퍼 얼라이먼트를 실행하고, 그 결과로서의 웨이퍼 얼라이먼트 정보를 등록한다(스텝 S302).
그 후, 취득한 화상에 있어서, 템플릿의 등록을 행하고(스텝 S303), 또한, 중첩 시프트량의 측정을 실시하기 위해 웨이퍼(11) 상에서 측정 대상으로 하는 측정점을 등록한다(스텝 S304). 템플릿의 등록의 상세에 대해서는 후술한다. 이상의 절차에 의해 중첩 시프트량 측정을 위한 레시피가 작성되고, 이후의 측정 실행 플로우에서는, 작성된 레시피에 의거하여 중첩 시프트량의 측정이 실행된다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 측정 실행 플로우에 대해서 설명한다. 우선, 웨이퍼 얼라이먼트 등록(스텝 S302)에서 등록한 웨이퍼 얼라이먼트 정보에 따라, 웨이퍼 얼라이먼트를 실행한다(스텝 S401). 다음으로, 측정점 등록(스텝 S304)에서 등록한 측정점으로 이동하고(스텝 S402), 템플릿 등록(스텝 S303)에서 등록한 템플릿이 정하는 화상 취득 조건으로 화상을 취득한다(스텝 S403).
웨이퍼(11)의 표면(상층)의 화상(가산 화상(P1o)), 및 하층의 화상(가산 화상(P2o))이 취득되면, 취득한 가산 화상(P1o, P2o)과 템플릿 화상(T1, T2)과의 매칭 처리가 실행되고, 그 결과에 따라, 상층과 하층의 중첩 시프트량이 계산된다(스텝 S404). 중첩 시프트량의 산출에 대해서는 후술한다.
이 스텝 S402∼S404의 동작이, 측정점 등록(스텝 S304)에서 등록한 모든 측정점의 측정이 완료될 때까지 계속된다. 측정이 종료되지 않은 측정점이 남아있을 경우에는(스텝 S405의 No) 다음 측정점으로 이동(스텝 S402)하고, 모든 측정점에서의 측정이 종료됐을 경우에는, 웨이퍼(11)를 시료실(2)로부터 언로드한다(스텝 S406). 그 후, 측정 결과를 출력하여 측정 실행 플로우는 종료한다(스텝 S407).
다음으로, 도 6의 플로우 차트를 참조하여, 레시피 설정 플로우에 있어서의 템플릿 등록(스텝 S303)의 상세를 설명한다.
우선, 템플릿 화상을 취득하기 위해, 지정된 화상 취득 위치로 웨이퍼(11)를 이동시킨다(스텝 S303a). 다음으로, 템플릿 화상의 기준점을 선택하고(스텝 S303b), 그 후, 템플릿 화상으로서 이용하는 화상의 취득 조건을 설정한다(스텝 S303c). 그리고, 선택된 기준점을 중심으로, 설정한 화상 취득 조건 하에서, 웨이퍼(11)의 표면에 대한 제1 화상(P1), 및 하층의 제2 화상(P2)을 취득한다(스텝 S303d). 또한, 제1 화상(P1), 제2 화상(P2)에 대한 가산 매수가 조정되면(스텝 S303e), 템플릿이 확정된다(스텝 S303f).
다음으로, 도 7의 플로우 차트를 참조하여, 측정 실행 플로우(도 5)에 있어서의 위치 시프트량 계산(S404)의 상세를 설명한다.
레시피에 설정한 조건 하에서 제1 화상(P1), 제2 화상(P2)이 취득되면, 레시피에 설정된 가산 화상 매수 및 가산 화상 레인지를 이용하여 제1 화상(P1) 및 제2 화상(P2)의 가산이 행해지고, 제1 가산 화상(P1o), 제2 가산 화상(P2o)이 생성된다(스텝 S404a). 여기에서, 「가산 화상 매수」란, 몇 매의 화상을 중첩하여 제1 가산 화상(P1o) 또는 제2 가산 화상(P2o)을 생성할지를 나타내는 데이터이다. 또한, 「가산 화상 레인지」란, 복수매 촬상된 화상 중, 몇 번째부터 몇 번째까지 화상을 사용할지에 관한 데이터이다.
가산 화상 매수에 관해서는, 상술한 바와 같이, 전자 빔 감수성이 높은 표면의 화상인 제1 화상(P1)의 가산 매수보다, 전자 빔 감수성이 낮은 하층의 화상인 제2 화상(P2)의 가산 매수를 많이 설정한다. 일례로서는, 제1 가산 화상(P1o)에 대해서는, 2매의 제1 화상(P1)을 가산하는 한편, 제2 가산 화상(P2o)에 대해서는, 256매의 제2 화상(P2)을 가산하는 것으로서, 가산 화상 매수를 설정할 수 있다.
또한, 제1 가산 화상(P1o)에 대해서는, 촬상된 256매의 제1 화상(P1) 중, 최초의 1매째와 2매째(합계 2매의)의 제1 화상(P1)을 가산하는 것으로서, 가산 화상 레인지를 「1∼2」로 설정할 수 있다. 이것은, 복수매의 화상 중, 초기에 촬상된 화상이, 전자 빔 조사에 의한 형성 패턴에의 영향이 적기 때문이다. 또, 가산 화상 레인지의 입력은 생략하는 것도 가능하다. 그 경우, 제1 가산 화상(P1o)에 있어서는, 촬상된 복수의 화상 중 초기에 촬상된 화상을 제어부(20)의 측에서 자동적으로 선택하도록 하면 된다.
한편, 제2 가산 화상(P2o)에 대해서는, 촬상된 256매의 제2 화상(P2) 모두를 가산의 대상으로 하고, 가산 화상 레인지를 「1∼256」으로 설정할 수 있다. 하층의 화상은, 상층보다 SN비가 낮아지기 쉽기 때문에, 가산 매수를 늘림으로써, 보다 높은 SN비의 화상을 취득할 수 있다.
다음으로, 생성된 제1 가산 화상(P1o), 제2 가산 화상(P2o)에 있어서, 레시피에 등록된 템플릿 화상(T1, T2)에 일치하는 화상의 위치가 탐색된다(스텝 S404b). 일치하는 화상의 위치가 탐색됨으로써, 중첩 시프트량의 계측 대상으로 해야 할 패턴의 위치가 산출된다(스텝 S404c). 또, 템플릿 화상에 일치하는 화상의 위치의 탐색은, 예를 들면 정규화 상관이나 위상 한정 상관 등의 알고리즘에 의해 행할 수 있다.
제1 가산 화상(P1o), 제2 가산 화상(P2o)의 각각에 있어서 중첩 시프트량의 계측 대상인 패턴의 위치가 산출되면, 그 산출 결과에 따라서, 상층과 하층 사이의 중첩 시프트량이 산출된다(스텝 S404d). 중첩 시프트량은, 패턴의 위치 관계를 나타내는 지표이면 되고, 단순한 좌표의 차분으로서 산출해도 되고, 미리 설정한 오프셋량 등을 가미한 차분으로서 산출되어도 된다.
도 8을 참조하여, 템플릿 등록(스텝 S303), 및 측정점 등록(스텝 S304)을 실행하기 위한 GUI 화면의 일례를 설명한다. 이 GUI 화면은, 일례로서, 웨이퍼 맵 표시 에어리어(501), 화상 표시 에어리어(502), 템플릿 등록 에어리어(503), 측정점 등록 에어리어(504)를 포함한다.
웨이퍼 맵 표시 에어리어(501)는, 웨이퍼(11)의 형상을 맵 표시하기 위한 에어리어이다. 웨이퍼 맵 표시 에어리어(501)의 표시 배율은, 웨이퍼 맵 배율 설정 버튼(505)에 의해 변경할 수 있다.
화상 표시 에어리어(502)는, 웨이퍼(11)를 광학 현미경(14)으로 촬상한 광학 현미경 화상, 또는 SEM 화상을 선택적으로 표시 가능한 에어리어이다. 화상 표시 에어리어(502)의 우측에는, OM 버튼(506)과 SEM 버튼(507)이 표시되고, 이들 버튼의 클릭에 의해 광학 현미경 화상과 주사형 전자 현미경 화상을 선택적으로 화상 표시 에어리어(502)에 표시할 수 있다. 또한, 배율 변경 버튼(508)을 조작함으로써 화상 표시 에어리어(502)에 있어서의 화상의 표시 배율을 변경할 수 있다.
또한, 템플릿 등록 에어리어(503)는, 템플릿 화상(T1, T2)의 등록을 행하기 위한 각종 입력을 행하기 위한 에어리어이다. 템플릿 등록 에어리어(503)는, 제1 화상(P1)용 템플릿 화상(T1)을 등록하기 위한 제1 화면(Template1)(503A)과, 제2 화상(P2)용 템플릿 화상(T2)을 등록하기 위한 제2 화면(Template2)(503B)을 포함한다.
제1 화면(503A), 및 제2 화면(503B)은, 각각, 템플릿 화상 표시 에어리어(514), 가산 매수 조정 에어리어(515), 가산 화상 레인지 조정 에어리어(516), 적용 버튼(517), 및 등록 버튼(518)을 포함한다.
템플릿 화상 표시 에어리어(514)는, 템플릿 화상(T1 또는 T2)으로서 취득된 화상을 표시하기 위한 에어리어이다. 템플릿 화상에 사용하는 화상의 취득 조건을, 조건 설정 버튼(512)을 클릭하여 조건 설정을 행한 후, 화상 취득 버튼(513)이 눌림으로써, 이 템플릿 화상 표시 에어리어(514)에 템플릿 화상이 되는 화상이 표시된다.
가산 매수 조정 에어리어(515)는, 제1 화상(P1) 또는 제2 화상(P2)에 대해서 설정된 가산 매수를 표시하고 조정하기 위한 표시／입력부이다. 또한, 가산 화상 레인지 조정부(516)는, 제1 화상(P1) 또는 제2 화상(P2)에 대해서 설정된 가산 화상 레인지를 표시하고 조정하기 위한 표시／입력부이다.
도 8의 예에서는, 초기값으로서, 스텝 S303c에서 설정한 가산 화상 매수와 가산 화상 레인지가 표시되어 있다. 취득한 화상이 측정에 적합한 화상이 아닐 경우에는, 가산 매수 조정 에어리어(515)와 가산 화상 레인지 조정 에어리어(516)의 값을, 도시하지 않은 마우스나 키보드를 조작해서 변경한 후, 적용 버튼(517)을 클릭함으로써, 조정 후의 화상이 템플릿 화상 표시 에어리어(514)에 표시된다. 가산 매수의 조정 후, 등록 버튼(518)을 클릭함으로써 템플릿이 확정된다.
측정점 등록 에어리어(504)는, 측정 칩 설정 에어리어(519)와 칩 내 좌표 설정 에어리어(520)를 포함한다. 각각의 에어리어에 측정하는 칩의 웨이퍼 내 좌표와 측정점의 칩 내 좌표를 입력함으로써, 확정된 템플릿을 이용한 중첩 시프트량 측정을 행하는 측정점이 등록된다. 또, 도 8의 예의 화면은, 레시피 시행 버튼(521)과 레시피 확정 버튼(522)을 포함하고 있다. 레시피 시행 버튼(521)은, 레시피로서 설정한 레시피 조건을 확인하기 위한 시행을 지시하기 위한 버튼이다. 또한, 레시피 확정 버튼(522)은, 레시피 시행 버튼(521)으로 지시된 시행 후, 입력된 레시피를 확정시킬 경우에 눌리는 버튼이다. 또한, 중첩 시프트량 측정 설정 화면 조작 에어리어(523)는, 레시피 조건의 보존과 읽어들임을 행하기 위한 에어리어이다.
도 8을 참조하여, 템플릿 화상을 등록할 경우의 조작 절차를 설명한다. 우선, 웨이퍼 맵 표시 에어리어(501)의 임의의 위치를 클릭함으로써, 그 클릭된 위치로 웨이퍼(11)를 이동시킨다(도 4의 스텝 S303a). 도 8에 있어서, 웨이퍼 맵 표시 에어리어(501) 내의 하이라이트 표시(509)는, 현재 표시되어 있는 칩의 위치를 나타내고 있다. 또한, 크로스 마크(510)는 현재 위치를 나타내고 있다.
현재 위치가 화상 표시 에어리어(502)에 표시되면, 유저에 의해, 도시하지 않은 마우스 등이 조작됨으로써, 템플릿의 기준점이 화상 표시 에어리어(502) 내의 임의의 위치에 있어서 선택된다(도 4의 스텝 S303b). 화상 표시 에어리어(502) 내의 기준점 크로스 마크(511)는, 선택한 기준점을 나타내고 있다.
기준점 선택 후, 조건 설정 버튼(512)을 클릭하면, 후술하는 취득 조건 설정 화면이 표시된다. 이 취득 조건 설정 화면에 의해, 화상 취득 조건이 설정된다(도 4의 스텝 S303c).
도 9는 취득 조건 설정 화면의 예이다. 도 9에 예시하는 취득 조건 설정 화면(601)은, 광학 조건 설정 에어리어(602), 및 화상 생성 조건 설정 에어리어(603)를 포함한다. 광학 조건 설정 에어리어(602)의 가속 전압 설정 에어리어(604)와 프로브 전류 설정 에어리어(605)에서는, 각각 일차 전자의 가속 전압과 프로브 전류가 설정될 수 있다.
화상 생성 조건 설정 에어리어(603)는, 일례로서, 취득 화상 픽셀 설정 에어리어(606), 취득 화상 프레임 수 설정 에어리어(607), 및 패턴 조건 설정 에어리어(608)를 포함한다. 취득 화상 픽셀 설정 에어리어(606)에 있어서 취득 화상 픽셀을 설정함으로써, 기준점(511)을 중심으로 전자 빔을 주사하는 범위를 결정할 수 있다. 또한, 취득 화상 프레임 수 설정 에어리어(607)에서는, 취득 화상 프레임 수, 즉 취득하는 화상의 매수를 결정할 수 있다. 본 실시형태에서는, 상층과 하층의 각 패턴에 대한 중첩 시프트량 측정을 행하기 위해, 2개의 패턴 조건 설정 에어리어(608)가 배치되어 있지만, 본 형태에 한정되는 것이 아니다.
패턴 조건 설정 에어리어(608)는, 일례로서, 검출기 설정 에어리어(609), 가산 화상 매수 설정 에어리어(610), 가산 화상 레인지 설정 에어리어(611), 및 패턴 종류 설정 에어리어(612)를 포함한다. 각 에어리어에는, 측정 패턴에 적합한 조건을 설정한다. 예를 들면 본 실시형태에서는, 홀 패턴에의 전자 빔 조사에 의해 이차 전자 검출기(9)로 검출한 화상의 1매째와 2매째의 합계 2매를 가산한 화상을 상층의 템플릿 화상(T1)으로 하고, 라인 패턴에의 전자 빔 조사에 의해 반사 전자 검출기(10)로 검출한 화상의 1매째부터 256매째의 합계 256매를 가산한 화상을 하층의 템플릿 화상(T2)으로 할 수 있다. 화상의 취득 조건 확정 후, 조건 확정 버튼(613)을 클릭함으로써, 취득 조건이 제어부(20)에 기억된다. 또한 설정 화면 조작 에어리어(614)에 의해, 설정한 취득 조건의 보존과 읽어들임이 가능하며, 한번 설정한 화상의 취득 조건의 재이용이 가능하다.
다음으로, 도 10을 참조하여, 측정 실행 플로우(도 5)에 있어서의 위치 시프트량 계산(스텝 S404)의 상세를 설명한다. 도 10의 예에서는, 상층의 홀 패턴(701)의 무게 중심 위치(702)의 좌표를 산출하고((a)), 또한 하층의 라인 패턴(703)의 무게 중심 위치(704)의 좌표를 산출한다((b)). 각종 패턴의 위치는, 일례로서 무게 중심 위치에 의해 특정할 수 있지만, 무게 중심 위치는 일례이며, 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 패턴의 상대 및 절대 좌표를 특징짓는 위치이면 되고, 기하학적인 중심 위치를 산출해도 된다.
도 10과 같이, 상층 및 하층의 패턴의 위치를 산출한 후, 상층 및 하층의 패턴의 위치의 시프트량을 산출하고, 이것을 중첩 시프트량으로서 산출할 수 있다. 중첩 시프트량은, 패턴의 위치 관계를 나타내는 지표이면 되고, 단순한 좌표의 차분이나, 미리 설정한 오프셋량 등을 가미한 차분 등이어도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 이 제1 실시형태에 따르면, 복수층간의 중첩 시프트량을 측정할 경우에 있어서, 상층의 화상보다, 하층의 화상에 있어서 화상의 가산 횟수를 크게 설정하여 가산 화상을 생성하고, 이 가산 화상에 따라서 중첩 시프트량을 측정한다. 상층에 대해서는, 하전 입자 빔에 의한 패턴의 변형 등의 영향이 작은 화상만을 가산하기 때문에, 패턴의 형상을 정확하게 촬상할 수 있는 한편, SN비가 낮은 하층의 화상에 대해서는, 가산 매수를 많게 해서 SN비를 높일 수 있다. 따라서, 이 제1 실시형태에 따르면, 고정밀도의 중첩 시프트량의 측정을 행할 수 있는 하전 입자 빔 시스템, 및 중첩 시프트량 측정 방법을 제공할 수 있다.
[제2 실시형태]
다음으로, 제2 실시형태에 따른 하전 입자 빔 시스템으로서의 주사형 전자 현미경(SEM)을, 도 11을 참조하여 설명한다. 이 제2 실시형태의 주사형 전자 현미경의 구성은, 제1 실시형태(도 1)와 거의 동일해도 된다. 또한, 중첩 시프트량의 측정의 절차도, 도 4∼도 7의 플로우 차트와 거의 동일한 절차에 의해 실행될 수 있다. 단, 이 제2 실시형태에서는, 스텝 S303c의 화상 취득 조건 설정 화면의 공정이 제1 실시형태와는 다르다.
이 제2 실시형태에서는, 취득 조건 설정 화면에 있어서, 주사 방법을 선택 가능하게 되고, 예를 들면 주사 방법으로서 쌍방향 주사를 선택 가능하게 되어 있다. 환언하면, 이 제2 실시형태에서는, 전자 빔의 조사 궤도를 서로 다르게 해서 얻어진 화상을 가산함으로써 가산 화상을 생성 가능하게 구성되어 있다. 측정 대상으로 하는 시료, 및 전자 빔의 주사 방향의 조합에 따라서는, 중첩 측정 정밀도가 저하할 경우가 있다. 구체적으로는, 검출되는 전자 신호에 의해 형성되는 화상이 시료의 요철을 올바르게 반영하지 않을 경우가 있다.
예를 들면, 좌측 에지와 우측 에지가 대칭인 라인 패턴이어도, 전자 빔을 좌측으로부터 우측의 일 방향으로 주사하여 얻어진 이차 전자 신호의 형상은 에지 효과 등이 한 원인이 되어 좌우 대칭이 되지 않을 경우가 있다. 또한, 반사 전자 신호의 형상은, 검출기 특성 등이 한 원인이 되어 좌우 대칭이 되지 않을 경우가 있다.
그래서, 제2 실시형태에서는, 스텝 S303c에 있어서 에지 효과 또는 검출기 특성 등의 영향을 저감하는 주사 방법을 설정 가능하게 되어 있다. 이에 따라, 대상 시료나 검출되는 전자 신호의 형상에 의거하는 오차를 저감할 수 있다.
도 11은, 본 실시형태의 취득 조건 설정 화면의 일례이다. 제1 실시형태(도 9)와의 상이점은, 화상 생성 조건 설정 에어리어(603)가 주사 방법 설정 에어리어(801)를 포함하고 있는 점이다. 당해 에어리어에는, 전자 빔의 주사 방향을 설정할 수 있다. 이에 따라, 대상 시료의 특성에 맞춰, 검출되는 전자 신호의 형상의 차이를 저감시켜 화상을 취득할 수 있고, 중첩 측정을 고정밀도로 실행할 수 있다.
예를 들면 에지 효과가 오차의 주원인이 될 경우, 전자 빔을 좌측으로부터 우측으로 주사한 후, 동위치를 우측으로부터 좌측으로 주사하는 방법(쌍방향 주사)을 생각할 수 있다. 당해 주사 방법에 따르면, 좌측으로부터 우측으로 주사하여 얻어지는 제1 전자 신호와, 우측으로부터 좌측으로 주사하여 얻어지는 제2 전자 신호와의 가산 평균을 계산함으로써, 좌측 에지와 우측 에지의 에지 효과를 균일하게 한 이차 전자 신호를 얻을 수 있다.
또한, 검출기 특성이 오차의 주원인이 될 경우, 주사 방향을, 어떤 특정한 각도마다 회전시키면서 주사하는 방법을 생각할 수 있다. 당해 주사 방법에 따르면, 복수의 서로 다른 각도의 주사 방향에 의해 얻어지는 각각의 화상에 대하여 패턴 매칭 등을 이용하여 대상 시료가 동일 방향이 되도록 회전하고, 각각의 화상의 가산 평균을 계산함으로써, 어떤 특정한 각도에 의존하는 검출기 특성의 영향을 저감할 수 있다.
주사 방법 및 화상의 생성 방법은, 상기 내용에 한정되는 것이 아니다. 대상 시료와 전자 빔의 주사 방향의 조합을 적절하게 선정하고, 대상 시료로부터 검출되는 전자 신호의 형상의 차이를 저감할 수 있으면 충분하다.
이상 설명한 바와 같이, 이 제2 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이에 더하여, 이 제2 실시형태에서는, 전자 빔의 주사 방법이 선택 가능해짐으로써, 대상 시료의 특성 등에 따라, 전자 신호의 형상의 차이를 저감하여, 보다 고정밀도의 중첩 시프트 계측을 실행하는 것이 가능해진다.
[제3 실시형태]
다음으로, 제3 실시형태에 따른 하전 입자 빔 시스템으로서의 주사형 전자 현미경(SEM)을, 도 12를 참조하여 설명한다. 이 제3 실시형태의 주사형 전자 현미경의 구성은, 제1 실시형태(도 1)와 거의 동일해도 된다. 또한, 중첩 시프트량의 측정의 절차도, 도 4∼도 7의 플로우 차트와 거의 동일한 절차에 의해 실행될 수 있다. 단, 이 제3 실시형태에서는, 주사 방법 설정 에어리어(801)에 더해, 드리프트 보정의 유무(필요 여부)를 선택 가능하게 되어 있다.
주사형 전자 현미경에 있어서, 대상 시료의 대전에 의해 드리프트가 발생하고, 이것이 중첩 시프트 측정의 정밀도에 영향을 주는 것이 일어날 수 있다. 예를 들면, 복수 화상을 촬상하여 가산해 가산 화상을 생성할 경우에, 대상 시료가 전자 빔 조사에 의해 대전을 발생시키고 있으면, 서로 다른 타이밍에 촬상된 복수의 화상 사이에서 대전량이 서로 달라진다. 이 경우, 가산되는 복수의 화상 사이에서 드리프트의 영향이 서로 달라, 화상을 가산해도 충분한 해상도의 가산 화상을 얻을 수 없을 우려가 있다.
이 때문에, 이 제3 실시형태의 주사형 전자 현미경은, 스텝 S303c에 있어서 화상 가산 시에 있어서의 드리프트의 영향을 저감하도록 드리프트 보정을 실행할지의 여부를 설정 화면상에 있어서 선택 가능하게 구성되어 있다. 드리프트 보정이 실행될 경우, 드리프트 보정이 실행된 후의 복수의 화상이 가산되어 가산 화상이 된다. 드리프트 보정이 필요하다고 판단될 경우에는, 드리프트 보정을 실시하는 설정을 선택함으로써, 드리프트에 의한 가산 화상의 블러(blur)를 저감할 수 있다.
도 12는, 제3 실시형태의 취득 조건 설정 화면의 예이다. 제2 실시형태의 화면(도 11)과의 상이점은, 주사 방법 설정 에어리어(801)에 더해, 드리프트 보정 적용 필요 여부 설정 에어리어(901) 및 드리프트 보정 조건 설정 버튼(902)을 갖고 있는 점이다. 드리프트 보정 적용 필요 여부 설정 에어리어(901)에서는, 대상 시료와 광학 조건의 조합으로부터 발생하는 드리프트에 의한 가산 화상의 블러를 저감하도록, 드리프트 보정 적용의 필요 여부(ON／OFF)를 설정한다.
보정 적용에 의해, 스텝 S303d 또는 S403에 있어서, 드리프트 방향에의 블러가 저감된 가산 화상 또는 템플릿 화상을 취득할 수 있어, 중첩 측정 정밀도의 저하를 방지할 수 있다. 또, 드리프트에 의한 가산 화상의 블러를 저감하기 위한 구체적인 보정 방법은, 예를 들면 일본국 특개2013-165003호 공보에 기재되어 있다. 당해 보정 방법에 따르면 하전 입자 빔 감수성이 높은 대상 시료 및 주기성 패턴을 가지는 대상 시료에 대하여 적정한 보정이 가능해진다.
단, 상기 보정 방법에서는, 단일 프레임 화상간의 위치 시프트량에 대하여 보정을 실시하기 때문에, 단일 프레임 화상의 SN비가 낮은 하층(204)에 대해, 적정한 보정이 적용되지 않는 것을 생각할 수 있다. 그 때문에, 본 실시형태에서는, 상세한 드리프트 보정 조건을, 드리프트 보정 조건 설정 버튼(902)을 클릭함으로써 표시되는 드리프트 보정 조건 설정 화면(1001)에 의해 설정하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 13은, 드리프트 보정 조건 설정 화면의 예이며, 드리프트 보정 조건 설정 화면(1001)에는 드리프트 보정 조건 설정 에어리어(1002)가 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 상층과 하층의 패턴의 각각에 대해서 개별적으로 드리프트 보정 조건을 설정하기 때문에, 2개의 드리프트 보정 조건 설정 에어리어(1002)가 배치되어 있다. 단, 이것은 일례이며, 본 형태에 한정되는 취지는 아니다.
드리프트 보정 조건 설정 에어리어(1002)는, 일례로서, 드리프트량 검출 범위 설정 에어리어(1003), 드리프트 보정 대상 화상 가산 매수 설정 에어리어(1004), 및 드리프트 보정 대상 화상 범위 설정 에어리어(1005)를 포함한다.
드리프트량 검출 범위 설정 에어리어(1003)는, 촬상된 화상에 있어서, 드리프트량의 검출에 이용하는 범위를 설정하기 위한 에어리어이다. 또한, 드리프트 보정 대상 화상 가산 매수 설정 에어리어(1004)는, 드리프트 보정 대상으로 하는 화상에 대해서, 가산 매수를 설정하기 위한 에어리어이다. 또한, 드리프트 보정 대상 화상 범위 설정 에어리어(1005)는, 드리프트 보정 대상으로 하는 화상의 범위를 설정하기 위한 에어리어이다.
드리프트량의 산출에 이용하는 화상의 가산 매수와 범위를 드리프트 보정 조건 설정 에어리어(1002)에 있어서 설정함으로써 드리프트 보정의 조건이 확정된 후, 조건 확정 버튼(1006)을 클릭하면, 그 드리프트 보정 조건이 제어부(20)에 기억된다. 또한, 설정 화면 조작부(1007)에 의해, 설정한 드리프트 보정 조건의 보존과 읽어들임이 가능하며, 한번 설정한 드리프트 보정 조건의 재이용이 가능하다.
도 14를 참조하여, 제3 실시형태에 있어서의 드리프트 시프트량의 검출 방법을 설명한다. 이 실시형태에서는, 드리프트 시프트량이 상층과 하층에서 서로 다른 것을 감안하여, 상층과 하층에서 서로 다른 드리프트 시프트량의 검출 방법을 채용한다.
일례로서, 상층에 있어서는, 복수매(예: 256매)의 제1 화상(P1) 중, 화상 전자 빔 조사에 의한 형상 변화가 작은 1매째와 2매째의 화상을 대상으로 하며, 또한 검출한 화상의 512×512 화소를 이용하여, 드리프트 시프트량을 검출한다.
한편, 하층에 있어서는, 복수매의 제2 화상(P2)을, 인접하는 소단위(예를 들면 4매)마다 가산하여 복수의 중간 화상을 생성하고, 중간 화상 사이의 드리프트 시프트량을 검출한다. 또한, 복수의 라인 패턴에 의한 오검지를 방지하기 위해, 검출한 화상의 256×512 화소를 이용하여 드리프트 시프트량을 검출한다. 하층에 있어서는, 1매의 화상 정도에서의 SN비가 낮으므로, 이와 같이 중간 화상을 생성함으로써, 오검지를 방지하는 것이 가능해진다.
본 실시형태에 따르면, 상층에 있어서는 전자 빔 조사에 의한 형상 변화가 작은 화상으로부터 드리프트 시프트량을 산출할 수 있고, 하층에 있어서는 개개의 화상으로부터 중간 화상을 생성하여, SN비를 높이고 나서 드리프트 시프트량을 검출할 수 있다. 따라서, 상층, 하층의 양쪽에 있어서 적절한 드리프트 보정이 가능해진다. 따라서, 드리프트 방향에의 블러가 저감된 상태에서 드리프트 시프트량을 검출할 수 있으므로, 결과적으로 중첩 시프트량의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 하전 입자 빔 시스템을 제어하는 제어부와는 별도로 하전 입자 빔 시스템에 네트워크 접속된 계산부를 포함하는 장치도, 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 하전 입자 빔 시스템은 화상 취득만을 행하고, 계산부가 템플릿 위치 탐색이나 중첩 시프트량 산출 등의 그 밖의 처리를 행함으로써, 스테이지 등의 물리적 기구 이외의 처리 속도로 율속(律速)되지 않아 효율적인 측정이 가능해진다.
또한, 실시형태의 구성에 대해, 적의(適宜) 다른 구성을 추가하거나, 또는 구성 요소를 삭제·치환하는 것이 가능하다. 실시형태에 기재한 구성, 기능, 처리부, 처리 수단 등은, 그것들의 일부 또는 전부를, 예를 들면 집적 회로로 설계함으로써 하드웨어로 실현해도 된다. 또한, 상기의 각 구성, 기능, 처리부, 처리 수단 등은, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고, 실행함으로써 소프트웨어로 실현해도 된다. 각 기능을 실현하는 프로그램, 테이블, 파일 등의 정보는, 메모리나, 하드디스크, SSD(Solid State Drive) 등의 기록 장치, 또는, IC 카드, SD 카드, DVD 등의 기록 매체에 둘 수 있다. 또한, 제어선이나 정보선은 설명상 필요하다고 생각되는 것을 나타내고 있으며, 제품상 반드시 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 실제로는 거의 모든 구성이 상호 접속되어 있다고 생각해도 된다.
1: 컬럼 2: 시료실
3: 전자총 4: 콘덴서 렌즈
5: 얼라이너 6: ExB 필터
7: 편향기 8: 대물 렌즈
9: 이차 전자 검출기 10: 반사 전자 검출기
11: 웨이퍼 12: 표준 시료
13: XY 스테이지 14: 광학 현미경
15, 16: 앰프 17: 전자 광학계 컨트롤러
18: 스테이지 컨트롤러 19: 화상 처리 유닛
20: 제어부

Claims (17)

  1. 하전 입자 빔 장치로부터, 시료의 제1 층에 대한 제1 화상, 및 상기 제1 층보다 하층의 제2 층에 대한 제2 화상을 수취(受取)하고,
    제1 가산 매수의 상기 제1 화상을 가산해서 제1 가산 화상을 생성하고, 상기 제1 가산 매수보다 큰 제2 가산 매수의 상기 제2 화상을 가산해서 제2 가산 화상을 생성하고,
    상기 제1 가산 화상 및 상기 제2 가산 화상에 의거하여, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이의 중첩 시프트량을 산출하도록 구성된 컴퓨터 시스템을 구비한, 화상 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 제1 템플릿 화상과 상기 제1 가산 화상 사이의 매칭 처리를 실행함과 함께, 제2 템플릿 화상과 상기 제2 가산 화상 사이의 매칭 처리를 실행하고,
    상기 매칭 처리의 결과에 따라, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이의 중첩 시프트량을 산출하도록 구성된, 화상 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화상은, 상기 하전 입자 빔 장치에 의한 하전 입자 빔의 상기 시료에의 조사에 의해 얻어진 이차 전자의 정보에 의거하여 생성된 화상이고,
    상기 제2 화상은, 상기 하전 입자 빔의 상기 시료에의 조사에 의해 얻어진 후방 산란 전자의 정보에 의거하여 생성된 화상인, 화상 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 제1 가산 매수, 및 상기 제2 가산 매수를 설정하도록 구성된, 화상 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 제1 가산 매수, 및 상기 제2 가산 매수에 더해, 상기 하전 입자 빔 장치로부터 수취한 복수의 화상 중, 몇 번째의 화상을 선택할지를 설정 가능하게 구성된, 화상 처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 하전 입자 빔의 조사 궤도를 서로 다르게 해서 얻어진 복수의 화상을 가산함으로써 상기 제1 가산 화상 및 상기 제2 가산 화상을 생성하는, 화상 처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 드리프트(drift)에 의한 영향을 저감하는 드리프트 보정을 실행한 후의 화상을 가산하여 상기 제1 가산 화상 및 상기 제2 가산 화상을 생성하는, 화상 처리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 제2 가산 매수의 상기 제2 화상을 가산할 경우에, 상기 제2 가산 매수보다 작은 제3 매수마다 상기 제2 화상을 가산하여 복수의 중간 화상을 생성하고, 상기 복수의 중간 화상 사이의 시프트량에 따라, 상기 드리프트 보정을 실행하는, 화상 처리 시스템.
  9. 하전 입자 빔 장치로부터, 시료의 제1 층에 대한 제1 화상, 및 상기 제1 층보다 하층의 제2 층에 대한 제2 화상을 수취하고,
    제1 가산 매수의 상기 제1 화상을 가산해서 제1 가산 화상을 생성하고, 상기 제1 가산 매수보다 큰 제2 가산 매수의 상기 제2 화상을 가산해서 제2 가산 화상을 생성하고,
    상기 제1 가산 화상 및 상기 제2 가산 화상에 의거하여, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이의 중첩 시프트량을 산출하는 것을 특징으로 하는, 중첩 시프트량 산출 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 템플릿 화상과 상기 제1 가산 화상 사이의 매칭 처리를 실행함과 함께, 제2 템플릿 화상과 상기 제2 가산 화상 사이의 매칭 처리를 실행하고,
    상기 매칭 처리의 결과에 따라, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이의 중첩 시프트량을 산출하는, 중첩 시프트량 산출 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 화상은, 상기 하전 입자 빔 장치에 의한 하전 입자 빔의 상기 시료에의 조사에 의해 얻어진 이차 전자의 정보에 의거하여 생성된 화상이고,
    상기 제2 화상은, 상기 하전 입자 빔의 상기 시료에의 조사에 의해 얻어진 후방 산란 전자의 정보에 의거하여 생성된 화상인, 중첩 시프트량 산출 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 가산 매수, 및 상기 제2 가산 매수를 설정하는, 중첩 시프트량 산출 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 가산 매수, 및 상기 제2 가산 매수에 더해, 상기 하전 입자 빔 장치로부터 수취한 복수의 화상 중, 몇 번째의 화상을 선택할지를 설정 가능하게 하는, 중첩 시프트량 산출 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔의 조사 궤도를 서로 다르게 해서 얻어진 복수의 화상을 가산함으로써 상기 제1 가산 화상 및 상기 제2 가산 화상을 생성하는, 중첩 시프트량 산출 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    드리프트에 의한 영향을 저감하는 드리프트 보정을 실행한 후의 화상을 가산하여 상기 제1 가산 화상 및 상기 제2 가산 화상을 생성하는, 중첩 시프트량 산출 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 가산 매수의 상기 제2 화상을 가산할 경우에, 상기 제2 가산 매수보다 작은 제3 매수마다 상기 제2 화상을 가산하여 복수의 중간 화상을 생성하고, 상기 복수의 중간 화상 사이의 시프트량에 따라, 상기 드리프트 보정을 실행하는, 중첩 시프트량 산출 방법.
  17. 하전 입자 빔 장치로부터, 시료의 제1 층에 대한 제1 화상, 및 상기 제1 층보다 하층의 제2 층에 대한 제2 화상을 수취하고,
    제1 가산 매수의 상기 제1 화상을 가산해서 제1 가산 화상을 생성하고, 상기 제1 가산 매수보다 큰 제2 가산 매수의 상기 제2 화상을 가산해서 제2 가산 화상을 생성하고,
    상기 제1 가산 화상 및 상기 제2 가산 화상에 의거하여, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이의 중첩 시프트량을 산출하는 단계들을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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