TWI515409B - A pattern evaluation device, and an appearance inspection device provided with a pattern evaluation device - Google Patents

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TWI515409B
TWI515409B TW103101439A TW103101439A TWI515409B TW I515409 B TWI515409 B TW I515409B TW 103101439 A TW103101439 A TW 103101439A TW 103101439 A TW103101439 A TW 103101439A TW I515409 B TWI515409 B TW I515409B
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Description

圖案評估裝置及具備圖案評估裝置之外觀檢查裝置
本發明有關於處理藉外觀檢查裝置等而得到之影像信號的影像處理裝置，尤其有關於評估藉外觀檢查裝置而攝影之檢查影像的成果之圖案評估裝置、及具備該圖案評估裝置之外觀檢查裝置。
歷來，作為半導體用之外觀檢查裝置，有照射可見光而利用基於反射光之像者(以下稱作「光學顯微鏡」)與將帶電粒子輻射(代表性者為電子)在樣品表面作掃描而使用二次性產生之電子者(例如，電子顯微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope))。
作為基於電路圖案的形狀檢查或尺寸測定而進行評估之手法，存在比較預先作成之良品影像與檢查影像(攝影影像)而進行評估之手法、和比較檢查對象之設計資料等與檢查影像而進行評估之手法。
由於在特別地使用設計資料等而進行評估之情況下會捕捉到實際的攝影影像與檢查對象影像之外形的 差別，故提議一種手法，其係藉從攝影影像求得變化量，基於此變化量而將設計資料變化而予以接近攝影影像，以進行檢查。(專利文獻1)
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本發明專利公開平6-185999號公報
然而，在從上述之攝影影像求出變化量的手法方面，在未找出基於起因於製程之成果的變異性之變化、起因於電路圖案的布局設計之缺陷、和基於隨機產生之缺陷的變化之不同之情況下，統一求出變化量。為此，有使得設計資料大幅變化、評估結果之可信度明顯降低之情況。
本發明係有鑒於如此之狀況而創作者，提供一種圖案評估技術，僅求出起因於電路圖案的布局設計之變化而進行電路圖案之評估。
為了解決上述問題，採用記載於例如申請專利範圍之構成。本案包含複數個解決上述問題之手段，惟 若要舉其一例，則提供一種圖案評估裝置，其係使用基準資料而評估檢查影像的成果之圖案評估裝置，具備：從前述檢查影像推定起因於製造手法之形變模型之模型推定部、使用前述所推定之形變模型而推定前述檢查影像之變化量的變化量推定部、使用前述所推定之前述變化量而將前述基準資料變化之基準資料變化部、以及比較藉前述基準資料變化部而變化之前述基準資料與前述檢查影像而實行評估處理之評估部。此外，根據其他的例子，提供具備該圖案評估裝置之外觀檢查裝置。
根據本發明，可容許起因於製程、不成為缺陷之程度的圖案之變化，僅考量到設計布局起因和隨機產生之形變之下的評估變為可能的。藉此，圖案評估之可信度提升。
與本發明相關的進一步之特徵將從本說明書之記述、附圖變清楚。此外，使上述之以外的問題、構成及效果將透過以下之實施例的說明而變清楚。
100‧‧‧圖案評估裝置
101‧‧‧檢查影像記憶部
102‧‧‧基準資料記憶部
103‧‧‧模型推定部
104‧‧‧變化量推定部
105‧‧‧基準資料變化部
106‧‧‧評估部
107‧‧‧評估結果記憶部
200‧‧‧圖案評估裝置
201‧‧‧模型推定部
202‧‧‧變化量推定部
300‧‧‧圖案評估裝置
301‧‧‧變化量推定部
1301‧‧‧方向亮度資訊圖運算部
1302‧‧‧邊緣位置計算部
1303‧‧‧邊緣到邊緣間寬度計算部
1304‧‧‧模型判定部
1601‧‧‧變化基準決定部
1602‧‧‧變化量運算部
1901‧‧‧變化基準決定部
1902‧‧‧變化處理部
2101‧‧‧CPU
2102‧‧‧影像記憶體
2103‧‧‧LSI
2104‧‧‧輸出裝置
2105‧‧‧記憶裝置
2107‧‧‧控制裝置
2108‧‧‧設計系統
2501‧‧‧電子源
2502‧‧‧引出電極
2503‧‧‧電子束
2504‧‧‧聚焦透鏡
2505‧‧‧掃描偏向器
2506‧‧‧接物鏡
2508‧‧‧樣品台
2509‧‧‧樣品
2510‧‧‧電子
2511‧‧‧二次電子
2512‧‧‧變換電極
2513‧‧‧檢測器
2514‧‧‧控制裝置
[圖1]繪示本發明相關之第1實施例之圖案評估裝置的構成的圖。
[圖2]繪示本發明相關之第2實施例之圖案評估裝置的構成的圖。
[圖3]繪示本發明相關之第3實施例之圖案評估裝置的構成的圖。
[圖4]繪示藉SAxP而作成之電路圖案的代表例的圖。
[圖5]繪示所製造之別的電路圖案布局的圖。
[圖6]說明基準資料、檢查影像、及檢查影像的變化之一例的圖。
[圖7]圖6之擴大圖。
[圖8]繪示利用了SADP之電路圖案的製程之一例的圖，以晶圓剖面圖繪示製程。
[圖9]說明電路圖案的線部與空間部的寬度之關係的圖。
[圖10]係藉SADP作成電路圖案之情況下的影像，係說明電路圖案的線部與空間部的寬度之關係的圖。
[圖11]繪示利用了SATP之電路圖案的製程之一例的圖，以晶圓剖面圖繪示製程。
[圖12]繪示利用了SAQP之電路圖案的製程之一例的圖，以晶圓剖面圖繪示製程。
[圖13]繪示模型推定部的構成及處理之流程的圖。
[圖14]針對線圖案的SEM像作成亮度資訊圖之影像圖。
[圖15]從亮度資訊圖算出尖峰並將鄰接之尖峰間作為邊緣到邊緣間寬度而算出之一例。
[圖16]繪示變化量推定部的構成及處理之流程的圖。
[圖17]繪示基準邊緣的決定方法的一例的圖。
[圖18]用於說明變化量的推定方法的圖。
[圖19]繪示基準資料變化部的構成及處理之流程的圖。
[圖20]掃描型電子顯微鏡的構成圖。
[圖21]控制裝置的構成圖。
以下，參照附圖說明有關於本發明之實施例。另外，附圖雖繪示遵照本發明之原理的具體之實施例，惟此等係供以理解本發明者，並非供以限定地解釋本發明而使用者。
作為外觀檢查裝置，有：照射可見光而利用基於反射光之像的光學顯微鏡、及將帶電粒子輻射在樣品表面作掃描而利用二次性地產生之電子的帶電粒子輻射裝置。作為帶電粒子輻射裝置的例子，可舉：電子顯微鏡、電子束光刻裝置、離子加工裝置、離子顯微鏡等。本發明可應用於上述之光學顯微鏡及帶電粒子輻射裝置。
本發明相關之外觀檢查裝置用的圖案評估裝置係使用設計資料等之基準資料而評估檢查影像的成果 者。圖案評估裝置能以使用了通用電腦之影像處理裝置之形式而實現。
圖案評估裝置具備：中央運算處理裝置、輔助記憶裝置、主記憶體、輸出入裝置。例如，中央運算處理裝置係以CPU(Central Processing Unit)等之處理器(或亦稱作運算部)而構成。例如，輔助記憶裝置係硬碟，主記憶體係記憶體，輸出入裝置係鍵盤、指向裝置(鼠標等)、顯示器、LAN埠、USB埠等。
在以下說明之圖案評估裝置的處理部亦能以在電腦上所實行之程式的功能之方式而實現。亦即，亦可將在以下說明之處理，以程式碼的形式收納於記憶體，基於CPU實行各程式碼而實現。此外，亦可將在以下說明之處理部例如基於以積體電路作設計等而以硬體實現。另外，在以下說明之圖案評估裝置的記憶部係以上述之輔助記憶裝置或主記憶體而實現。
圖1係繪示本發明相關之第1實施例之圖案評估裝置100之構成的圖。圖案評估裝置100具備：檢查影像記憶部101、基準資料記憶部102、模型推定部103、變化量推定部104、基準資料變化部105、評估部106、評估結果記憶部107。
收納於檢查影像記憶部101之檢查影像係藉外觀檢查裝置而攝像之攝影影像，並係例如半導體電路圖案的攝影影像。收納於基準資料記憶部102之基準資料係 例如半導體之設計資料、和被稱作金色圖案之正常地作成之檢查影像等。亦即，基準資料係與檢查影像比較而進行檢查影像的成果的評估之資料。另外，基準資料亦可包含製程資訊和視野偏差資訊等之附加資訊。
於模型推定部103，從檢查影像記憶部101輸入檢查影像，模型推定部103係基於所輸入之檢查影像，以推定起因於製造手法之形變模型。關於形變模型，於後敘述。此外，變化量推定部104基於模型推定部103的輸出，而推定檢查影像之變化量。此外，於基準資料變化部105，從基準資料記憶部102輸入基準資料，基準資料變化部105使所輸入之基準資料，基於變化量推定部104的輸出而變化。評估部106比較來自檢查影像記憶部101之檢查影像與從基準資料變化部105所輸出之變化後的基準資料，以進行半導體電路圖案之評估。利用了評估部106的評估結果最終係收納於評估結果記憶部107。
圖2係繪示本發明相關之第2實施例之圖案評估裝置200之構成的圖。於圖2，對於與圖1相同之構成要素附加相同號碼，在以下所說明之構成要素以外的構成要素進行與圖1之實施例相同之處理。
於圖2之模型推定部201及變化量推定部202，從基準資料記憶部102輸入基準資料。模型推定部201使用基準資料的資訊而推定檢查影像的模型。此外，變化量推定部202使用基準資料的資訊而算出變化量。藉 此，可使模型的推定及變化量的算出之精度提升。
圖3係繪示本發明相關之第3實施例之圖案評估裝置300之構成的圖。於圖3，對於與圖1相同之構成要素附加相同號碼，在以下所說明之構成要素以外的構成要素進行與圖1之實施例相同之處理。
在圖3方面，基準資料記憶部102之基準資料包含形變模型相關之資訊。於此情況下，如圖3所示地，可省略圖1之模型推定部103。於此情況下，變化量推定部301進行模型推定部103所進行之推定以外的處理。然後，變化量推定部301使用基準資料的資訊而算出變化量。如此地，基準資料具有關於變化模型之資訊，變成可使用基準資料而推定變化量，以使變化量的推定性能進一步提升。
在以下，首先說明有關於供以推定在本發明所使用之變化量的模型。
本發明可使用於半導體晶圓的電路圖案評估，該半導體晶圓係利用是例如半導體製造技術之1個的自對準雙重圖案化(以下SADP)、自對準三重圖案化(以下SATP)、自對準四重圖案化(以下SAQP)等之形成側壁而進行電路圖案之製造的製造技術而作成。
SADP、SATP、SAQP係被稱作雙重圖案化和多重圖案化之光刻技術的1個，超越ArF液浸曝光的極限而微細且高密度之電路圖案的作成為可能的。以下將可藉 SADP、SATP、SAQP及組合此等之1個以上者而實現之技術統一記述為SAxP。在SAxP方面，可將分別作成之電路圖案的變化規律模型化。此外，SAxP由於形成側壁，故使用於作成線圖案等之後述之特定的電路圖案之情況。
圖4繪示藉SAxP而作成之電路圖案的代表例。以SAxP所作成之主要的電路圖案係：電路圖案在位置方向以直線延伸之線圖案(a)、線圖案之配線被以固定間隔切斷之光柵圖案(b)、線圖案之配線的切斷沒有光柵圖案那麼固定之光柵圖案(c)、線圖案一部分與旁鄰之線連接之橋式圖案(e)、形成穴孔(hole)之穴孔圖案(e)、形成柱子(pillar)之柱式圖案(f)。
此外，亦存在：沒有光柵圖案那麼等間隔但線按固定的間隔被切斷之光柵圖案、配線相反地以固定的間隔被連接之橋式圖案、和部分地方之配線被切斷之橋式圖案等。本發明可應用於上述之全部的圖案。此外，本發明之適用對象非限定於前述之圖案。亦即，本發明不限定於藉上述之SAxP而作成之圖案，只要為藉基於側壁而製造電路圖案之技術而作成之圖案即可應用。
圖5係繪示所製造之別的電路圖案之布局的圖。如圖5所示地，本發明亦可適應於電路圖案之線的厚度不同的圖案。此外，圖4雖繪示線延伸於上下之圖案，惟由於電路圖案之方向依攝影時之面向而改變，故電路圖 案之方向不限定於圖4之面向。
圖6係說明基準資料、檢查影像、檢查影像的變化之一例的圖。圖6係藉SAxP而作成之光柵圖案的例子。使供以製造電路圖案之設計資料為基準資料例601。此時，以SEM對於電路圖案作攝影時之影像成為如理想檢查影像例(b)。於理想檢查影像例(b)，顯示：電路圖案部602a、其邊緣部之白色帶602b、基底部602c。
另一方面，藉SAxP而製造之電路圖案成為如變化檢查影像例(c)。如圖6(c)所示地，在藉SAxP而製造之電路圖案方面，產生電路圖案之偏移603。此在查看基準資料與變化檢查影像之重疊影像(d)時，明顯得知。電路圖案部604與606雖與基準資料一致，惟電路圖案部605與607朝右方向偏移。
圖7係圖6之擴大圖。線之變化量由於起因於製造手法而有變化規律，故以固定的週期產生相同變化量下之偏移。在SAxP方面，如此地作成於正確之位置之電路圖案與偏移之電路圖案(偏位之電路圖案)以固定的定律混在一起而作成。此即為SAxP之變化。若有如此之變化，則例如於評估部106進行與基準資料之比較評估的情況下，發生如以下之問題。例如，即使無包含電氣特性等問題(亦即，非缺陷)之情況下，仍有起因於電路圖案之偏位而評估為缺陷之情況。此外，亦有評估部106對於 電路圖案作測長而進行評估之情況。於此情況下，有在尺寸測定時其他的邊緣混入測長部分而無法順利作尺寸測定之情況。
所以，本發明提供一種技術，其係作為例子將SAxP之變化規律作為形變模型而模型化，使用遵照該形變模型而求出之變化量而將基準資料變化。
圖8繪示利用了SADP之電路圖案的製程之一例。圖8係晶圓剖面圖之影像。此外，圖9係說明藉SADP而作成之電路圖案的線部之寬度與空間部的寬度之關係的圖。在SADP方面，首先，以藉曝光而形成之阻抗圖案801為側壁，進行成膜(deposition)。亦有在此程序之期間加入基於蝕刻之側壁的微細化(Slimming)等之程序的情況。
接著，對於覆蓋在阻抗圖案801上地形成之表面覆膜802(圖8的情況為矽氧化膜)進行蝕刻(Spacer Etch)而進行將薄膜部803除去之Spacer Etch。藉此，僅殘留製造於阻抗圖案之側面的厚膜部804。將殘留之厚膜部804作為遮罩而進行蝕刻(HM Etch)，以在晶圓上僅形成配線部805。於此，「HM」係硬式遮罩的縮寫。
在SADP方面由於作成比欲作成之電路圖案的尺寸大的阻抗圖案801，故阻抗圖案801之作成為容易的。為此，所作成之阻抗圖案801和微細化之阻抗圖案 806的形狀之變異性係比欲作成之電路圖案的小，穩定化。為此，如圖9所示地，藉曝光而形成之阻抗圖案801的寬度901、902之差、被微細化之阻抗圖案806的寬度903、904之差，與欲作成之電路圖案的形狀之變異性相比之下變小。
此外，縮小藉成膜與Spacer Etch而作成之厚膜部905、906、907、908之寬度的變異性亦為容易的。然而，於藉Spacer Etch而作成之厚膜部905與厚膜部906之間的寬度909、及厚膜部906與厚膜部907之間的寬度910，發生變異性。
圖10係，藉SADP作成連續的線之電路圖案之情況下的影像。於SADP以蝕刻除去阻抗圖案801與表面覆膜802之薄膜部803的情況下，阻抗圖案801存在之部分的寬度1001a與1001b大致相同，作成於阻抗圖案間之厚膜部1003b與1003c之間的寬度1002a與作成於阻抗圖案間之厚膜部1003d與1003e之間的寬度1002b大致相同。亦即，假定1001a≒1001b、1002a≒1002b。此外，厚膜部1003a~1003e之寬度亦大致相同。亦即，假定1003a≒1003b≒1003c≒1003d≒1003e。
因此，使用SEM對如此之電路圖案作攝影之情況下之外觀感受係如SEM像影像1004地，變成線部每隔1個地於相同方向偏移。
所以，在本發明方面，利用前述假定而將 SADP之變化模型化。由於假定1003a≒1003b≒1003c≒1003d≒1003e，故使無線寬度的變異性之部分為電路圖案的線部1005。此外，電路圖案之變化係，電路圖案的線每隔1個地橫向偏移僅1001a-1002a(≒1001b-1002b)份，空間部1006變化。
但是，檢查影像有因製造時之變化、雜訊、和攝影誤差而電路圖案的線寬度、空間寬度因SADP以外的主因而變異之情況。所以，於判定電路圖案的線部1005，每隔1組地比較邊緣到邊緣間之距離，使該寬度的變異性小者為電路圖案的線部1005即可。此外，空間部1006係每隔1組地比較邊緣到邊緣間之距離，使該變異性大者為空間部1006即可。於變異性之比較，只要計算邊緣寬度之組的標準差和分散即可得到。再者，SADP之情況下，空間部的寬度分成2種類，故對於空間部的寬度跳過1個地求出空間部的寬度的變異性，該變異性小於針對全部的空間部的寬度而求出之變異性，即可判斷為有SADP之可能性。
圖11繪示利用了SATP之電路圖案的製程之一例。圖11係晶圓剖面圖之影像。圖11之Deposition 1係將繪示連續之線圖案的圖10之SiO2 depo的一部分拔萃者。至成膜(Deposition 1)為止係與SADP相同之製程。
對於在Deposition 1所形成之膜進行成膜除去 1，僅將表面覆膜802之薄膜部803除去。若將在成膜除去1所作成之阻抗圖案801與厚膜部804作為側壁而實施成膜2(Deposition 2)，則形成表面覆膜1101。
接著，對於在Deposition 2所形成之表面覆膜1101進行再度成膜除去(成膜除去2)而除去薄膜部1102，殘留表面覆膜1101之厚膜部1103。接著，對於在成膜除去2所作成之阻抗圖案801、厚膜部804、及厚膜部1103進行Spacer Etch，僅除去厚膜部804。
將殘留之阻抗圖案801a、801b與厚膜部1103a、1103b、1103c、1103d作為Hard Mask而進行HM Etch，以作成利用了SATP的閘極1106。此時所作成之閘極1106之寬度係基於阻抗圖案801a、801b與厚膜部1103a、1103b、1103c、1103d而決定。
此外，閘極1106之間的空間1107之寬度係基於厚膜部804與由厚膜部1103夾住之薄膜部1102而決定。為此，SATP的線部之寬度可分成阻抗圖案801a與801b之線部寬度、及厚膜部1103a、1103b、1103c、1103d之線部寬度的2種類。
SATP之空間部的寬度可分成藉厚膜部804而作成之空間寬度1105a、1105b、1105c、1105d、及藉薄膜部1102而作成之空間寬度1104a、1104b、1104c的2種類。由於圖11假定有重複之電路圖案，故作成於Spacer Etch之空間寬度1104a、1104c的外側(亦即，圖11之外 側)亦有相同電路圖案的重複者。在圖11方面，雖基於如此之假定而定義空間寬度1104a、1104c，惟本發明不限定於重複之電路圖案。
進行SATP之模型化。首先，與SADP同樣地，假定801a≒801b、1103a≒1003b≒1003c≒1003d。此外，亦假定1104a≒1104b≒1104c、1105a≒1105b≒1105c≒1105d。
此時，SATP模型係以例如1103b作為判定的基準而計算W1=| 801a-1103b |、W2=| 1103c-1103b |、W3=| 1103a-1103b |(或者，W4=| 1103c-801b |)。於此，(W2≒W3)<W1成立。此外，使用W4之情況下，成為W2<(W1≒W4)。此式成為SATP的模型。
此外，以1105c作為判定的基準之情況下，計算W1’=| 1104b-1105c |、W2’=| 1105c-1105b |、W3’=| 1105d-1104c |(或者，W4’=| 1105b-1105c |)。於此，W2’<(W1’≒W3’)成立。此外，在使用W4’之情況下，(W2’≒W4’)<W1’成立。此式亦為SATP之模型。前述之判定的基準不對此作限定。此外，使用於W1、W2、W3、W4及W1’、W2’、W3’、W4’之計算的寬度由於因作為基準之線寬度和空間寬度而改變，故不限定於前述之內容。以所有的邊緣到邊緣間之寬度作為基準而對於上述模型確認是否適 用者模型推定的精度較為提升。從以上，只要適合前述模型，則變成可判定為有SATP之可能性。
圖12繪示利用了SAQP之電路圖案的製程之一例。圖12係晶圓剖面圖之影像。圖12之Spacer Etch 1係將繪示連續之線圖案的圖10之Spacer Etch的一部分拔萃者。至在蝕刻(Spacer Etch 1)將阻抗圖案801與表面覆膜802除掉為止係與SADP相同之製程。
以在Spacer Etch 1所作成之厚膜部804作為側壁而再度實施成膜(Deposition 2)，作成表面覆膜1201。對於所作成之表面覆膜1201進行成膜除去，僅殘留厚膜部1202與厚膜部804。
接著，進行蝕刻(Spacer Etch 2)而除去以厚膜部804作成之側壁。以殘留之厚膜部1203作為Hard Mask，實施HM Etch而作成利用了SAQP的閘極1204。
此時，由於成膜之膜厚精度，厚膜部1203與空間部相比之下變異性小。為此，閘極1204，即線部可視為變成固定的寬度。另一方面，閘極1204之間的空間部可分成以下3種類：基於在圖8所示之表面覆膜802的厚膜部804之寬度而決定之1205(1205a、1205b、1205c、1205d)、基於從阻抗圖案801之寬度減去厚膜部1203之寬度之值而決定之空間部1206(1206a、1206b)、基於從在無阻抗圖案801之部分的厚膜部804之間的空間減去厚膜部1203之寬度的值而決定之空間部 1207(1207a、1207b、1207c)。
進行SAQP之模型化。首先，閘極1204(亦即，線部)由於變異性小，故每隔1個地求出邊緣到邊緣間之寬度之分散和標準差，該分散和標準差之值小者可判定為線部。此為與SADP同樣的。
在SAQP方面，可假定空間部1205a≒1205b≒1205c≒1205d、空間部1206a≒1206b、空間部1207a≒1207b≒1207c。因此，將空間部跳過1個之下查看空間部的變異性之情況下，空間部1205(1205a、1205b、1205c、1205d)之組變異性變小，混有空間部1207與1206之組則變異性變大。變異性可基於標準差和分散而比較。此即為SAQP之模型。
此外，在SAQP方面，比較空間部的寬度之差亦可作判定。例如，以空間部為基準夾住線部之下鄰接之空間部可視為| 1205a-1205b |<| 1206a-1207b |成立。只要滿足此條件式，即可視為SAQP。空間部之差的條件式不限定於前述之式。以全部的邊緣到邊緣間之寬度作為基準而對於上述模型確認是否適用者精度較為提升。
接著，說明有關於圖1之模型推定部103的處理。在以下，雖說明有關於模型推定部103，惟在圖2之模型推定部201，同樣的處理亦為可能的。圖13係繪示模型推定部103之構成及處理之流程的圖。模型推定部103具備：縱(橫)方向亮度資訊圖運算部1301、邊緣位 置計算部1302、邊緣到邊緣間寬度計算部1303、模型判定部1304。
縱(橫)方向亮度資訊圖運算部1301進行亮度資訊圖之計算，作成檢查影像的縱向及橫向中的至少一者之亮度資訊圖。在以下之例子方面，以圖案之線方向為縱向而作說明。另外，若圖案之線方向為橫向，則作成橫向資訊圖。例如，如圖2之模型推定部201地輸入基準資料之情況下，資訊圖的取得方向係解析基準資料而得到僅線方向之資訊圖即可。於基準資料之解析，使用例如霍夫變換即可判別線方向。此外，作為基準資料之附加資訊，亦可合併具有線方向之資訊。
無基準資料的輸入之情況下，可在對於檢查影像進行邊緣抽出之下，使用霍夫變換而取得資訊圖取得方向。邊緣抽出係使用索貝爾濾波器和拉普拉斯濾波器等一般之邊緣抽出濾波器即為可能的。線方向之判別方法和濾波器非限定於此者。
圖14係對於線圖案的SEM像(檢查影像)1401作成亮度資訊圖之影像。圖14之亮度資訊圖係將Y方向之亮度值的累積值(亦即，亮度值之Y方向的加算值)繪示於X方向之軸上者。在SEM像1401方面，由於電路圖案之邊緣部1402作為白色帶而顯現於影像，故僅於一方向取得資訊圖之下即可得到線部與空間部的寬度。無如白色帶之特徵之情況下，亦可進行輪廓線抽出，對於 所抽出之輪廓線取得資訊圖。資訊圖之計算方法係以亮度值之四則運算進行。縱(橫)方向亮度資訊圖運算部1301將作成之亮度資訊圖輸出至邊緣位置計算部1302。
邊緣位置計算部1302從亮度資訊圖計算邊緣位置。如圖14所示地，使用例如亮度值得加算值之情況下，資訊圖之局部的尖峰位置1403成為邊緣位置。此外，根據對於檢查影像和檢查影像實施平滑化和輪廓線抽出之影像作成亮度資訊圖之情況下，有亮度資訊圖受雜訊之影響的情況。作為此對策，亦可對於所取得之亮度資訊圖實施平滑化處理等之雜訊去除處理。
此外，亦可使從亮度資訊圖而取得之尖峰為在將例如資訊圖平滑化後資訊圖之既定之閾值(例如，最大值之50%的值)以上的值。此外，輸入有基準資料之情況下，由於可從相對於基準資料之檢查影像的視野範圍取得資訊圖取得方向之邊緣數，故亦可分得該數。此邊緣數之資訊能以縱(橫)方向亮度資訊圖運算部1301解析基準資料時取得，亦能以邊緣到邊緣間寬度計算部1303進行同樣的解析。此外，邊緣數之資訊亦可作為基準資料之附加的資訊而預先給定。另外，尖峰之取得方法非限定於此者。
邊緣到邊緣間寬度計算部1303計算藉邊緣位置計算部1302而取得之邊緣位置間之寬度。於此，求出鄰接之邊緣到邊緣間之寬度。邊緣到邊緣間寬度可計算尖 峰間之距離，亦可從尖峰周邊之值以次像素單位而求出。於次像素計算可使用取得例如資訊圖之微分值的尖峰等之手法。邊緣到邊緣間寬度計算部1303將所算出之邊緣到邊緣間寬度輸出往模型判定部1304。
模型判定部1304使用藉邊緣到邊緣間寬度計算部1303而算出之邊緣到邊緣間寬度而實行模型的推定處理。詳細而言，模型判定部1304判定所算出之邊緣到邊緣間寬度是否為電路圖案的線部或空間部，並使用表示檢查影像內的電路圖案的線部之寬度與空間部的寬度之關係之條件式(亦即，上述之SADP、SATP、SAQP之條件式)而推定形變模型。圖15係從亮度資訊圖算出尖峰並將鄰接之尖峰間作為邊緣到邊緣間寬度而算出之一例。
例如SADP之情況下，從如圖15之邊緣到邊緣間寬度1501a、1501b、1501c、1501d、1501e之邊緣到邊緣間組與1502a、1502b、1502c、1502d之邊緣到邊緣間組兩方求出分散。所求出分散值小者判定為線部。
再者，在滿足| 1502a-1502c |≒| 1502b-1502d |<| 1502a-1502b |≒| 1502c-1502d |之情況下，可判定為有SADP之可能性。模型判定部1304判定是否與上述之SADP、SATP、SAQP之全部的模型對應之條件式一致。然後，模型判定部1304將合理的模型決定為製造模型。例如，使用將使用於模型之條件式的一致最多者作為模型而採用等之手法。另外，模型之判定亦可使用全 部的邊緣到邊緣間距離而進行，藉此模型之判定的精度進一步提升。
有所算出之邊緣到邊緣間寬度全部被判定為相同間隔、亦即線部與空間部等間隔排列而無法進行模型之判定的情況。在如此之情況下，作為例外處理應用適當的模型，或不進行之後的變化處理。應用適當的模型之情況下，使用空間寬度之變化變動多的SAQP模型為佳的。此外，輸入基準資料之情況下，若基準資料之線寬度或空間寬度有不同，則可基於與基準資料作比較而進行模型之推定。上述模型之判定不限定於此手法。此外，對於基於將SAQP之「成膜除去(圖12)」作為SATP之「成膜除去1(圖11)」而進行處理等代替製程之手法和組合之手法而作成之圖案，模型之推定亦為可能的。
對於模型推定部103將製造模型之資訊作為輸入給定亦可。於此情況下，如圖3所示地，可省略圖1的模型推定部103。但是，在省略模型推定部103之處理的情況下，有必要以變化量推定部301進行以縱(橫)方向亮度資訊圖運算部1301、邊緣位置計算部1302、及邊緣到邊緣間寬度計算部1303進行之處理。
圖16係繪示變化量推定部104之構成及處理之流程的圖。在以下，雖說明有關於變化量推定部104，惟在圖2之變化量推定部202和圖3之變化量推定部301，同樣的處理亦為可能的。
變化量推定部104具備：變化基準決定部1601、變化量運算部1602。於變化量推定部104，輸入以模型推定部103求出之模型與邊緣到邊緣間寬度。邊緣到邊緣間寬度亦可在變化量推定部104內再度算出。此外，在以下的記述方面，模型包含於基準資料而給定之情況下，亦記述為在模型推定部103進行邊緣到邊緣間寬度之算出等者。
變化基準決定部1601決定檢查影像之基準邊緣。基準邊緣係成為變化(shift)之基準的邊緣。基準邊緣亦可選擇未變化(shift)之邊緣。圖17係繪示基準邊緣的決定方法的一例的圖。可使基準邊緣係如圖17地選擇最接近檢查影像中心線的邊緣等。基準邊緣的決定方法不限定於此。此外，光柵圖案和穴孔等被縱向作成且於橫向組合SADP、SATP、SAQP而作成電路圖案之情況下的電路等其他的電路圖案亦能以同樣的方法作決定。
變化量運算部1602求出來自在變化基準決定部1601所決定之基準邊緣的變化量。詳細而言，變化量運算部1602依，定義了所推定之形變模型的電路圖案的線部之寬度與空間部的寬度之週期性的關係之約束條件，而求出檢查影像之變化量。
圖18係繪示變化量的推定方法之一例的圖。圖18(a)係對於線圖案之檢查影像而作成亮度資訊圖之影像，圖18(b)係基準資料之影像。
在SADP方面，由於在基準邊緣之周圍的空間部每2個有週期性的變化，故空間部的寬度X係如圖18(a)所示地求出2個(X1、X2)。在此，將至跨線部週期份之旁鄰的邊緣為止之寬度TL記述為「週期長」。圖18(a)之例方面，根據線部寬度LL與週期長TL之關係，作為約束條件給定TL=LL+X1+X2。
X1與X2之運算係將TL與LL從例如各自之邊緣寬度的平均值求出時作成亦從邊緣寬度之平均值求出X1、X2之基準值，成為TL-LL=X1+X2+α。於此，使X1A、X2A為成為X之基準的邊緣寬度之平均，α為因平均而產生之誤差。因此，X1與X2的各者能以X1=X1A+α/2、X2=X2A+α/2之式子而得到。空間部的寬度X1、X2之計算方法不限定於此。
在SATP方面，空間部的寬度對於3個空間部而求出2種類。此外，在SATP方面，所求出之邊緣到邊緣間之長度的組合成為6種類。SATP之週期長由於跨2個線部，故使週期長為TL、線寬度為L1、L2時，給定TL-L1-L2=X1+2X2+α或者TL-2L1=X1+2X2+α之式子。於此，L1係相當於圖11之1103的線部之寬度的平均，L2係相當於圖11之801的線部之寬度的平均。X1係相當於圖11的1104之空間部的寬度，X2係相當於圖11的1105之空間部的寬度。上述之2個式子中使用那個計算式可基於基準邊緣而決定。於X1與X2之計算與 SADP同樣地使用邊緣寬度之平均即可。空間部的寬度X1與X2之計算方法不限定於此。
此外，在SAQP方面，空間部的寬度係對於3個空間部而求出3種類。另外，在SAQP方面，所求出之邊緣到邊緣間之長度的組合係成為2種類。週期長TL、線部寬度之平均L之情況下，空間部的寬度X1、X2、X3之約束條件係TL-3L=X1+X2+X3+α。於X1、X2、X3之計算與SADP同樣地使用邊緣寬度之平均即可。空間部的寬度之計算方法不限定於此。
空間部的寬度係應參照之邊緣寬度因基準邊緣相當於電路圖案之那個邊緣而異。電路圖案的線部與空間部越被均勻地作成，從變異性判定線部與空間部變越困難。所以，於以例如SADP所作成之縱向線圖案，以使基準邊緣為線圖案之右邊緣的情況、左邊緣的情況之方式預先取得2種類，在圖案的評估方面，按所得之空間部的寬度之種類而使基準資料變化，作成空間部的寬度的種類份之變化基準資料亦可。
圖19係繪示基準資料變化部105之構成及處理之流程的圖。基準資料變化部105具備：變化基準決定部1901、變化處理部1902。
變化基準決定部1901決定成為基準資料之基準的邊緣。可使基準邊緣係如與變化基準決定部1601同樣地選擇最接近基準資料之中心座標之邊緣等。基準邊緣 之選擇方式不限定於此。此外，如圖5所示地，在設計資料於線有複數之寬度等具特徵性之情況下，比較檢查影像之邊緣寬度而結合線為可能的，變化基準之決定進一步變容易。
變化處理部1902以基準邊緣為中心實行變化處理。例如，若為線圖案之基準資料，則固定包含基準邊緣之線部，使該線部之周圍的邊緣配合藉變化量推定部104而求出之空間部的寬度而往左右方向之任一方偏移即可。使邊緣偏移時，不改變基準資料的線部之寬度之下進行偏移。
另外，實際之偏移量亦可使用例如圖18(b)所示之基準資料的空間寬度而求出。例如，可從基準資料之空間部的寬度X10與檢查影像的空間部X1之差分、和基準資料之空間部的寬度X20與檢查影像的空間部X2之差分等求出實際之偏移量。
此外，於檢查影像之線部有細、粗等之變化，有變化量(亦即，空間部的寬度)不適用於基準資料之情況。例如，SADP之情況下，有於檢查影像跳過1個查看線部時之線間的距離小於結合2種類之空間部的寬度與線部之寬度之距離的情況等。
在如此之情況下，變化處理部1902使用在變化量運算部1602之說明所述之變化量的約束條件與基準資料而再度計算空間部的寬度。例如，使用圖18而說明 在SADP之空間部的寬度之再調整。使基準資料之週期長為TL0，基準資料的線部之寬度為LL0(參照圖18(b))。TL0=X1+X2+LL0不成立之情況下，計算TL0-(X1+X2+LL0)=β。然後，使實際之空間部的寬度為X1’=X1-β/2、X2’=X2-β/2等即可。於SATP、SAQP亦同樣地遵照在變化量運算部1602之說明所述之約束條件而調整空間部的寬度即可。另外，上述之再調整為一例，亦可使用在線部之細與粗之情況相異之計算式。
另外，於變化量推定部104從基準資料記憶部102作為輸入而給定基準資料之情況下，前述之調整可在變化量推定部104進行。此外，於基準資料附加判別線部與空間部之資訊的情況下，根據以變化量推定部104求出之線部之寬度及空間部的寬度等使用對應者即可。此外，在藉SADP和SAQP而作成之圖案從檢查影像完成線部與空間部之特定的情況下，可更容易地選擇空間部的寬度和線部之寬度。另外，基準資料變化部105將予以變化之變化基準資料輸出至評估部106。
評估部106將以基準資料變化部105予以變化之變化基準資料與檢查影像作為輸入而實行評估處理。作為評估處理之內容，有基於例如圖案之輪廓線彼此的比較的形狀評估、測量圖案尺寸之測長處理、和特定檢查影像之視野偏差的模式匹配等。評估部106之處理不限定於 前述之內容和歷來之評估手法。另外，評估部106將最終之評估結果收納於評估結果記憶部107。
此外，在圖4所示之電路圖案的布局之中有於(a)線圖案以外對於縱向與橫向之雙方使用SAxP而作成圖案之情況。在如此之情況下，本發明可適用於縱向與橫向之雙方方向而求出空間部的寬度等之變化量。
根據本實施例之圖案評估裝置100，可將起因於製程而發生之形變按製程(SAxP)預先模型化，從檢查影像推定形變模型，並基於所推定之形變模型之約束條件而推定變化量。然後，圖案評估裝置100基於所推定之變化量而將基準資料(設計資料)變化，並使用變化之基準資料與檢查影像而進行評估。在上述之模型方面，例如，將基於製程而成為大致相同之電路圖案的線部和空間部匯整為一個群組，在該群組遵照基準資料上之圖案的變化量全部成為相同之約束條件而決定變化量。藉此，變成可在僅考量起因於設計布局之形變之下進行評估。藉此，圖案評估之可信度提升。
本發明之圖案評估裝置亦可搭載於如圖20所示之外觀檢查裝置(例如，掃描型電子顯微鏡(SEM))。圖20係掃描型電子顯微鏡的構成圖。例如，圖案評估裝置可搭載於控制裝置2514。
掃描型電子顯微鏡具備：將電子束掃描地照射於樣品表面之光學系統、檢測來自樣品之二次性的電子 並形成檢查影像之檢測系統。在掃描型電子顯微鏡方面，電子束2503從電子源2501透過引出電極2502而被引出，藉未圖示之加速電極而被加速。被加速之電子束2503透過是聚焦透鏡的一形態之聚焦透鏡2504而被集中，之後透過掃描偏向器2505而被一維地或二維地掃描於樣品2509上。
電子束2503基於施加在內置於樣品台2508之電極的負電壓而被減速，同時基於接物鏡2506之透鏡效應而被聚焦而照射於樣品2509上。若電子束2503被照射於樣品2509，則從該照射處放出如二次電子、及背向散射電子之電子2510。所放出之電子2510係透過基於施加於樣品2509之負電壓的加速作用而被加速於電子源方向，衝撞變換電極2512，使二次電子2511產生。
從變換電極2512所放出之二次電子2511藉檢測器2513而被捕捉，檢測器2513之輸出I依所捕捉之二次電子量而變化。未圖示之顯示裝置的亮度依此輸出I而變化。在形成例如二維影像之情況下，取得往掃描偏向器2505之偏向信號與檢測器2513的輸出I之同步，以形成掃描區域之影像。此外，例示於圖20之掃描電子顯微鏡具備：使電子束2503之掃描區域移動的偏向器(未圖示)。
控制裝置2514控制掃描電子顯微鏡之各構成要素，同時基於所檢測之電子而形成樣品影像。此外，控 制裝置2514具備基於被稱作線資訊圖之檢測電子的強度分布而測定形成於樣品2509上之圖案的圖案寬度之功能。
圖21係繪示控制裝置2514之構成的圖。控制裝置2514係通用的電腦等之資訊處理裝置。控制裝置2514具備：CPU2101、影像記憶體2102、LSI2103、輸出裝置2104、記憶裝置2105。另外，控制裝置2514係與設計系統2108及該設計系統2108之控制裝置2107透過LAN等之網路而連接。因此，控制裝置2514可透過網路而取得設計資料等之基準資料。藉此，控制裝置2514內之圖案評估裝置變成可比較來自設計系統2108之設計資料等之基準資料與藉掃描型電子顯微鏡而攝像之檢查影像，而評估檢查影像的成果。
另外，本發明非限定於上述之實施例者，包含各種變化例。例如，上述之實施例係為了容易了解地說明本發明而詳細地說明者，非限定於具備所說明之全部的構成者之者。此外，有將實施例之構成的一部分置換成其他的實施例之構成之可能，此外亦可於某實施例之構成加入其他的實施例之構成。此外，對於各實施例之構成的一部分作其他構成之追加、刪除、置換為可能的。
如上所述地，實施例之構成可例如基於以積體電路作設計等而以硬體實現該等之一部分和全部。此外，本發明亦能以實現實施例之功能的軟體之程式碼實 現。於此情況下，將記錄有程式碼之記憶媒體提供至資訊處理裝置，該資訊處理裝置(或CPU)讀出收納於記憶媒體之程式碼。於此情況下，變成從記憶媒體所讀出之程式碼本身實現前述之實施例的功能，該程式碼本身、及記憶其之記憶媒體變成構成本發明。作為供以供給如此之程式碼的記憶媒體，使用例如可撓性碟、CD-ROM、DVD-ROM、硬碟、光碟、磁光碟、CD-R、磁帶、非揮發性之記憶卡、ROM等。
再者，亦可作成：將實現實施例之功能的軟體之程式碼透過網路而發布，藉以將其收納於資訊處理裝置之記憶裝置或CD-RW、CD-R等之記憶媒體，而在使用時該資訊處理裝置之CPU讀出該記憶裝置和該收納於記憶媒體之程式碼而實行。
本領域技術人員應可了解有適合實施本發明之硬體、軟體、及韌體的多數之組合。例如，實現記載於本實施例之功能之程式碼能以組譯器、C/C++、perl、Shell、PHP、Java(註冊商標)等之廣範圍的程式或腳本語言實裝。
此外，在圖式之控制線和資訊線係繪示說明上視為必要者，產品上不一定顯示全部的控制線和資訊線。亦可全部的構成互相地連接。
100‧‧‧圖案評估裝置
101‧‧‧檢查影像記憶部
102‧‧‧基準資料記憶部
103‧‧‧模型推定部
104‧‧‧變化量推定部
105‧‧‧基準資料變化部
106‧‧‧評估部
107‧‧‧評估結果記憶部

Claims (11)

  1. 一種圖案評估裝置，係使用基準資料而評估檢查影像的成果之圖案評估裝置，特徵在於：具備：從前述檢查影像推定起因於製造手法之形變模型之模型推定部；使用前述所推定之形變模型而推定前述檢查影像之變化量的變化量推定部；使用前述所推定之前述變化量而將前述基準資料變化之基準資料變化部；以及比較藉前述基準資料變化部而變化之前述基準資料與前述檢查影像而實行評估處理之評估部；前述模型推定部使用表示前述檢查影像內的電路圖案的線部之寬度與空間部的寬度之關係的條件式而推定前述形變模型。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖案評估裝置，其中前述形變模型係將基於側壁而製造電路圖案之製造手法的變化規律模型化者。
  3. 如申請專利範圍第1項之圖案評估裝置，其中前述形變模型係將關於是半導體製造技術之自對準雙重圖案化(SADP)、自對準三重圖案化(SATP)、及自對準四重圖案化(SAQP)中的任一者、或此等之一個以 上的組合之變化規律模型化者。
  4. 如申請專利範圍第1項之圖案評估裝置，其中前述模型推定部使用前述基準資料而推定前述形變模型。
  5. 如申請專利範圍第1項之圖案評估裝置，其中前述變化量推定部使用前述基準資料而推定前述檢查影像之變化量。
  6. 一種圖案評估裝置，係使用基準資料而評估檢查影像的成果之圖案評估裝置，特徵在於：具備：從前述檢查影像推定起因於製造手法之形變模型之模型推定部；使用前述所推定之形變模型而推定前述檢查影像之變化量的變化量推定部；使用前述所推定之前述變化量而將前述基準資料變化之基準資料變化部；以及比較藉前述基準資料變化部而變化之前述基準資料與前述檢查影像而實行評估處理之評估部。 前述模型推定部具備：作成前述檢查影像的縱向及橫向中的至少一者之亮度資訊圖的亮度資訊圖運算部；從前述亮度資訊圖計算邊緣位置之邊緣位置計算部； 計算前述邊緣位置間之寬度的邊緣到邊緣間寬度計算部；以及使用藉前述邊緣到邊緣間寬度計算部而算出之邊緣到邊緣間寬度而判定前述形變模型之模型判定部。
  7. 如申請專利範圍第6項之圖案評估裝置，其中前述模型判定部判定前述所算出之邊緣到邊緣間寬度是否為電路圖案的線部或空間部，並使用表示前述線部之寬度與前述空間部的寬度之關係之條件式而判定前述形變模型。
  8. 如申請專利範圍第7項之圖案評估裝置，其中前述模型判定部使用表示前述所算出之邊緣到邊緣間寬度的變異性之值而判定是否為線部或空間部。
  9. 一種圖案評估裝置，係使用基準資料而評估檢查影像的成果之圖案評估裝置，特徵在於：具備：從前述檢查影像推定起因於製造手法之形變模型之模型推定部；使用前述所推定之形變模型而推定前述檢查影像之變化量的變化量推定部；使用前述所推定之前述變化量而將前述基準資料變化之基準資料變化部；以及比較藉前述基準資料變化部而變化之前述基準資料與 前述檢查影像而實行評估處理之評估部。 前述變化量推定部依定義了前述所推定之形變模型的電路圖案的線部之寬度與空間部的寬度之週期性的關係之約束條件，而推定前述檢查影像之變化量。
  10. 如申請專利範圍第9項之圖案評估裝置，其中前述基準資料變化部使用前述約束條件與前述基準資料而再計算前述變化量。
  11. 一種外觀檢查裝置，特徵在於：具備：將光或帶電粒子掃描地照射於樣品表面之光學系統；檢測來自前述樣品之電子並形成檢查影像之檢測系統；以及如申請專利範圍第1至10項中任一項之圖案評估裝置。
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