TWI567789B - A pattern measuring condition setting means, and a pattern measuring means - Google Patents

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Description

圖案測定條件設定裝置、及圖案測定裝置
本發明係關於圖案測定條件設定裝置、及圖案測定裝置，尤其係關於適當選擇用以評估縮小投影曝光裝置的裝置條件的圖案測定條件的裝置、及根據該選擇來執行測定的裝置。
近來，在半導體製程中，使用測長SEM(Critical Dimension-Scanning Electron Microscope：CD-SEM，臨界尺寸掃描電子顯微鏡)，作為評估所形成的圖案是否如設計所示的手段，計測線圖案的寬幅或孔洞的直徑的尺寸等，以尺寸管理圖案形狀，近年伴隨半導體的微細化，日益需要嚴謹的尺寸管理。
將半導體圖案轉印在晶圓上的投影曝光法係對畫有想要印出的圖案的遮蔽材的光罩照射曝光光線，透過透鏡系而在晶圓上的阻劑投影光罩的成像。當以曝光裝置進行曝光時，決定作為曝光參數的焦距(focus)及曝光量來進行曝光。
為了導出適當的曝光條件，必須以CD-SEM 等評估根據曝光所形成的圖案，找出適當形成圖案的曝光條件。此外，必須適當選擇成為評估對象的圖案。在專利文獻1中係說明若使製造條件改變，選擇圖案形狀大幅改變的測定對象。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2009-206453號公報(對應美國專利USP8,547,429)
若以相同曝光參數形成複數相同形狀的圖案時，若細看，形狀完全相同的圖案很少，多少有些不均。此外，形狀改變大的圖案係形狀的不均亦大。因此，即使選擇形狀改變大的圖案，亦由於圖案形狀的不均大，因此會有無法安定且高精度地求出曝光參數的情形。因此，即使僅選擇相對製造條件的改變為形狀改變較大的圖案作為評估對象，亦會有無法有助於決定適當曝光條件的情形。在專利文獻1中未見任何有關不取決於圖案形狀的不均，而安定地選擇測定條件的手法的揭示。
以下提出以適當設定用以找出適當曝光條件的測定條件、或根據適當測定條件的設定，來執行圖案測定為目的的圖案測定條件設定裝置、及圖案測定裝置。
以用以達成上述目的的一態樣而言，提出一種圖案測定條件設定裝置，其係根據藉由對試料照射荷電粒子束所得之檢測訊號，設定執行圖案測定時的圖案測定條件的圖案測定條件設定裝置，其具備有運算裝置，其係由使縮小投影曝光裝置的曝光條件改變時所得之每個曝光條件的圖案資訊、或使依光學模擬所得之前述曝光條件改變時所得之每個曝光條件的圖案資訊，選擇具有預定條件的圖案，該運算裝置係將相對前述曝光條件之改變之前述圖案的尺寸、或形狀的改變滿足預定條件的圖案，而且同一形狀的圖案數滿足預定條件的圖案，選擇作為測定對象、或測定對象候補。
此外，以用以達成上述目的的其他態樣而言，提出一種圖案測定裝置，其係根據藉由對試料照射荷電粒子束所得之檢測訊號，執行圖案測定的圖案測定裝置，其具備有運算裝置，其係由使縮小投影曝光裝置的曝光條件改變時所得之每個曝光條件的圖案資訊、或使依光學模擬所得之前述曝光條件改變時所得之每個曝光條件的圖案資訊，選擇具有預定條件的圖案，該運算裝置係對相對前述曝光條件之改變之前述圖案的尺寸、或形狀的改變滿足預定條件的圖案，而且同一形狀的圖案數滿足預定條件的圖案進行測定。
藉由上述構成，可進行用以導出適當的曝光條件的圖案的選擇或測定。
1‧‧‧圖案計測系統
2‧‧‧設計資料
3‧‧‧圖案形狀資訊記憶部
11‧‧‧曝光參數感度算出部
12‧‧‧同形圖案數算出部
13‧‧‧圖案選出部
14‧‧‧同形圖案分布作成部
15‧‧‧圖案區域分割部
30‧‧‧光學模擬或電路圖案計測部
31‧‧‧SEM畫像
111‧‧‧對位部
112‧‧‧距離值計算部
113‧‧‧曝光圖案感度記憶部
121‧‧‧描繪部
122‧‧‧圖案區域範圍決定部
123‧‧‧圖案匹配部
124‧‧‧計數器部
125‧‧‧同形圖案數記憶部
131‧‧‧評估值算出部
132‧‧‧評估值記憶部
133‧‧‧最大值檢測部
301‧‧‧輪廓線抽出
302‧‧‧光學模擬
303‧‧‧選擇器
2401‧‧‧CD-SEM
2402‧‧‧缺陷檢査裝置
2403‧‧‧條件設定裝置
2404‧‧‧模擬器
2405‧‧‧記憶媒體
2501‧‧‧電子源
2502‧‧‧引出電極
2503‧‧‧電子束
2504‧‧‧聚光透鏡
2505‧‧‧掃描偏向器
2506‧‧‧接物鏡
2508‧‧‧試料台
2509‧‧‧試料
2510‧‧‧電子
2511‧‧‧二次電子
2512‧‧‧變換電極
2513‧‧‧檢測器
2514‧‧‧控制裝置
圖1係顯示半導體電路圖案計測系統的實施例的圖。
圖2係顯示圖案計測部的實施例的圖。
圖3係顯示輪廓線抽出部的實施例的圖。
圖4係顯示曝光參數感度算出部的實施例的圖。
圖5係顯示同形圖案數算出部的實施例的圖。
圖6係顯示設計資料描繪部的概要的圖。
圖7係顯示曝光範圍內的曝光參數的計測區域的概要的圖。
圖8係顯示圖案選出部的概要的圖。
圖9係顯示圖案選出部的實施例的圖。
圖10係顯示半導體電路圖案計測系統的實施例的圖。
圖11係顯示半導體電路圖案計測系統的實施例的圖。
圖12係顯示半導體電路圖案計測系統的實施例的圖。
圖13係顯示半導體電路圖案計測系統的實施例的圖。
圖14係顯示半導體電路圖案計測系統的實施例的圖。
圖15係顯示相對曝光參數的圖案的形狀改變的圖。
圖16係顯示SEM畫像內的圖案分割的概要的圖。
圖17係顯示圖案區域範圍設定部的概要的圖。
圖18係說明半導體計測系統之一例的圖。
圖19係掃描電子顯微鏡的概略說明圖。
當以曝光裝置進行曝光時，決定作為曝光參數的焦距及曝光量來進行曝光，但是因阻劑塗佈不均，而在阻劑表面有凹凸時，曝光參數的焦距及曝光量會偏移，會有被轉印的圖案的尺寸或形狀改變，而未形成為正常圖案的情形。
此外，曝光參數的焦距亦會依因光罩而起的非平坦性或透鏡像差等而偏移。因該等阻劑塗佈、光罩、透鏡像差而發生的曝光參數的偏移由於具有再現性，因此可以半導體計測裝置計測預先曝光而形成在晶圓的圖案的形狀來進行評估，藉此求出曝光參數的偏移且反饋至曝光機，來補正偏移。藉由該方法，可補正因阻劑塗佈、光罩、透鏡像差而發生的曝光參數的偏移，且可抑制圖案尺寸不均。
求出曝光參數時所使用的圖案係考慮作為計測用的專用圖案而製作在晶圓，但是由於專用圖案在製作 的場所有其限制，因此亦考慮未使用專用圖案，使用形成在晶圓的電路圖案來進行計測且求出曝光參數。
近年來，進行曝光的照明條件的相符或設置非解析圖案等對策，俾使圖案形狀不會因稍微的曝光參數的變動而破壞，對於曝光參數的變動，多半電路圖案係形狀改變亦被抑制為較小。若相對曝光參數的變動，圖案的形狀沒有改變時，難以高精度地求出曝光參數。但是，曝光的照明條件的相符係由於並無法在全部電路圖案相符，因此無法相符的部分電路圖案相對曝光參數的變動，形狀的改變較大。
因此，考慮實際上使曝光參數改變來形成電路圖案，且決定形狀改變大的圖案，使用該圖案作為曝光參數的計測用圖案。此時，由於使用相對曝光參數的改變為形狀改變較大(對曝光參數的改變具有感度)的圖案，因此相較於選擇沒有改變的圖案，較可能求出曝光參數。
另一方面，形狀改變大的圖案若與其他圖案相比，可謂為相對不均較大的圖案。若形狀不均大，即使以同一曝光條件形成圖案，形成為不同圖案形狀的可能性亦高，結果會有難以求出適當曝光條件的情形。
因此，在以下說明的實施例中，說明可一邊進行藉由形狀改變較大的圖案所為之圖案評估，一邊找出抑制因圖案形狀不均而起之評估精度降低的測定條件的圖案測定條件設定裝置、及可以適當測定條件測定圖案的圖案測定裝置。
在本實施例中，例如提出一種半導體電路圖案計測系統，其係由使用電子線所攝影到的畫像，求出包含半導體圖案形成時的焦距值的曝光參數的半導體電路圖案計測系統，其特徵為：具備有：使用光學模擬結果、或使曝光參數改變所形成的圖案形狀的資訊，算出相對曝光參數之改變的圖案形狀之改變的大小的曝光參數感度算出手段；根據設計資料，求出相同形狀的圖案數的同形圖案數算出手段；及使用前述曝光參數感度算出手段的輸出結果、及同形圖案數算出手段的輸出結果，選出用以計測曝光參數的圖案形狀的圖案選出手段。
此外，在前述圖案選出手段中，提出一種圖案選出手段，其特徵為：使用根據相對曝光參數之改變的圖案形狀之改變的大小的資訊、及相同形狀的圖案數的資訊，求出用以計測曝光參數的評估值。
此外，在圖案選出手段中，提出一種半導體電路圖案計測系統，其特徵為：相對曝光參數之改變的圖案形狀之改變的大小及相同形狀的圖案數分別為特定值以下的圖案係由用以計測曝光參數的圖案形狀除外。
此外，提出一種半導體電路圖案計測系統，其特徵為：若在計測區域沒有適當圖案時，即變更計測區域。
此外，在同形圖案數算出手段中，提出一種同形圖案數算出手段，其特徵為：一邊改變圖案形狀區域的大小一邊檢測同形圖案。此外，提出一種半導體電路圖 案計測系統，其係由使用電子線所攝影到的畫像，求出包含半導體圖案形成時的焦距值的曝光參數的半導體電路圖案計測系統，其特徵為：以根據設計資料，按每個曝光參數的計測區域求出相同形狀的圖案數的同形圖案數算出手段，將圖案形狀限定為任意個數，針對前述限定的圖案形狀，使用光學模擬結果、或使曝光參數改變所形成的圖案形狀的資訊，以曝光參數感度算出手段，算出相對曝光參數之改變的圖案形狀之改變的大小。
此外，提出一種半導體電路圖案計測系統，其係由使用電子線所攝影到的畫像，求出包含半導體圖案形成時的焦距值的曝光參數的半導體電路圖案計測系統，其特徵為：具備有：按每個複數曝光參數的計測區域，使用光學模擬結果、或使曝光參數改變所形成的圖案形狀的資訊，算出相對曝光參數之改變的圖案形狀之改變的大小的曝光參數感度算出手段；根據設計資料，求出複數計測區域所包含的相同形狀的圖案數的同形圖案數算出手段；求出以前述同形圖案數算出手段所求出的圖案數的複數計測區域的分布的分布作成手段；使用根據前述曝光參數感度算出手段的輸出的資訊、根據同形圖案數算出手段的輸出的資訊、及根據分布作成手段的輸出的資訊，選出用以計測曝光參數的圖案形狀的圖案選出手段。
此外，在圖案選出手段中，提出一種圖案選出手段，其特徵為：按每個計測區域，使用根據相對曝光參數之改變的圖案形狀之改變的大小的資訊、相同形狀的 圖案數的資訊、及計測區域的相同形狀的圖案的分布的資訊，求出用以計測曝光參數的評估值。
此外，在圖案選出手段中，提出一種圖案選出手段，其特徵為：按每個計測區域，使用根據相對曝光參數之改變的圖案形狀之改變的大小的資訊、相同形狀的圖案數的資訊、及計測區域的相同形狀的圖案的分布的資訊，選出複數用以計測曝光參數的圖案，藉由計測區域來變更圖案。
此外，在圖案選出手段中，提出一種圖案選出手段，其特徵為：根據分布作成手段的輸出資訊，在複數曝光參數的計測區域選出均等具有的圖案。
此外，提出一種半導體電路圖案計測系統，其係由使用電子線所攝影到的畫像，求出包含半導體圖案形成時的焦距值的曝光參數的半導體電路圖案計測系統，其特徵為：按每個曝光參數的計測區域，根據包含相同形狀的圖案數的複數資訊，求出評估值來選出用以計測曝光參數的圖案。
此外，以用以由對電路圖案進行攝影的SEM像之中的圖案選出圖案之一態樣而言，以下提出一種半導體電路圖案計測系統，其係由使用電子線所攝影的畫像，求出包含半導體圖案形成時的焦距值的曝光參數的半導體電路圖案計測系統，其特徵為：具備有：曝光參數感度算出手段，其係將使曝光參數改變所形成的圖案進行SEM攝影而取得，求出圖案的形狀，將畫像內的圖案區分成複 數圖案區域，算出相對曝光參數之改變的圖案區域的圖案形狀之改變的大小；同形圖案數算出手段，其係根據設計資料，求出相同形狀的圖案數；及圖案選出手段，其係使用前述曝光參數感度算出手段的輸出結果、及同形圖案數算出手段的輸出結果，選出用以計測曝光參數的圖案形狀。
此外，以用以由對電路圖案進行攝影的SEM像之中的圖案，未使用設計資料地選出圖案的一態樣而言，以下提出一種半導體電路圖案計測系統，其係由使用電子線所攝影的畫像，求出包含半導體圖案形成時的焦距值的曝光參數的半導體電路圖案計測系統，其特徵為：具備有：曝光參數感度算出手段，其係將使曝光參數改變所形成的圖案進行SEM攝影而取得，求出圖案的形狀，將畫像內的圖案區分成複數圖案區域，算出相對曝光參數之改變的圖案區域的圖案形狀之改變的大小；同形圖案數算出手段，其係在畫像內求出與圖案區域的圖案形狀為相同形狀的圖案數；及圖案選出手段，其係使用前述曝光參數感度算出手段的輸出結果、及同形圖案數算出手段的輸出結果，選出用以計測曝光參數的圖案形狀。
藉由如上所述之構成，對曝光參數的改變具有感度，藉由使用平均化效果大的電路圖案，可安定且高精度地求出焦距值。
以下說明的實施例所例示的半導體的電路圖案計測系統、畫像評估裝置係關於用以由藉由SEM攝影所得之曲 線圖案的畫像資料來監視包含焦距的曝光參數的半導體電路圖案計測系統者。此外，以其具體一例而言，顯示選出用以檢測包含焦距的曝光參數的電路圖案之例。
此外，顯示求出用以選出檢測包含焦距的曝光參數的電路圖案的評估值之例。以下使用圖示，說明具備有選出用以檢測包含焦距的曝光參數的電路圖案的功能的裝置、電路圖案計測系統。更具體而言，說明包含作為測定裝置之一種的CD-SEM的裝置、系統。
其中，在以下說明中，係例示荷電粒子線裝置作為形成畫像的裝置，並且說明使用SEM之例作為其一態樣，惟並非侷限於此，亦可例如採用在試料上掃描離子束而形成畫像的聚焦離子束(Focused Ion Beam：FIB)裝置作為荷電粒子線裝置。但是，為了高精度測定微細化進展的圖案，由於被要求極高倍率，因此一般而言，以在解析度方面使用勝於FIB裝置的SEM為宜。
圖18係複數測定、或檢査裝置與網路相連接的測定、檢査系統的概略說明圖。在該系統主要形成為測定半導體晶圓或光罩等的圖案尺寸的CD-SEM2401、藉由對試料照射電子束，取得畫像且根據該畫像與預先登錄的參照畫像的比較，抽出缺陷的缺陷檢査裝置24023與網路相連接的構成。此外，在網路係連接有：在半導體元件的設計資料上，設定測定位置或測定條件等的條件設定裝置2403；根據半導體元件的設計資料、及半導體製造裝置的製造條件等，模擬圖案的形成結果的模擬器2404；及記 憶登錄有半導體元件的佈局資料或製造條件的設計資料的記憶媒體2405。
設計資料係以例如GDS格式或OASIS格式等表現，以預定形式予以記憶。其中，設計資料係若顯示設計資料的軟體可顯示其格式形式，且可作為圖形資料來處理，則其種類不拘。此外，記憶媒體2405亦可內置於測定裝置、檢査裝置的控制裝置、或條件設定裝置2403、模擬器2404。其中，在CD-SEM2401、及缺陷檢査裝置2402係配備各自的控制裝置，進行各裝置所需控制，但是亦可在該等控制裝置裝載上述模擬器的功能或測定條件等的設定功能。
在SEM中，由電子源被放出的電子束以複數段透鏡被聚焦，並且被聚焦的電子束係藉由掃描偏向器而在試料上以一次元、或二次元進行掃描。藉由電子束的掃描，由試料被放出的二次電子(Secondary Electron：SE)或背向散射電子(Backscattered Electron：BSE)係藉由檢測器進行檢測，與前述掃描偏向器的掃描同步被記憶在訊框記憶體等記憶媒體。被記憶在該訊框記憶體的畫像訊號係藉由被裝載在控制裝置內的運算裝置來進行積算。此外，藉由掃描偏向器所為之掃描係可針對任意的大小、位置、及方向。
如以上所示之控制等係在各SEM的控制裝置進行，電子束掃描結果，所得的畫像或訊號係透過通訊線路網路被傳送至條件設定裝置2403。其中，在本例中， 係將控制SEM的控制裝置、及條件設定裝置2403設為不同個體者來說明，惟並非侷限於此，可以條件設定裝置2403總括進行裝置的控制及測定處理，亦可以各控制裝置，合併進行SEM的控制及測定處理。
此外，在上述條件設定裝置2403或控制裝置係記憶有用以執行測定處理的程式，按照該程式，進行圖案測定、或運算。
此外，條件設定裝置2403係具備有根據半導體的設計資料來作成控制SEM的動作的程式(配方(recipe))的功能，作為圖案測定條件設定裝置來發揮功能。具體而言，在設計資料、圖案的輪廓線資料、或被施行模擬的設計資料上，設定用以進行對所希望的測定點、自動對焦、自動像散校正、定址點等SEM而言為必須的處理的位置等，根據該設定，作為用以自動控制SEM的試料載台或偏向器等的程式。此外，為了作成後述型板(template)，內建、或記憶有使由設計資料抽出成為型板的區域的資訊，且根據該抽出資訊，作成型板的處理器、或通用處理器作成型板的程式。
圖19係掃描電子顯微鏡的概略構成圖。由電子源2501藉由引出電極2502被引出，藉由未圖示的加速電極被加速的電子束2503係藉由作為聚焦透鏡之一形態的聚光透鏡2504被集中後，藉由掃描偏向器2505，在試料2509上以一次元、或二次元進行掃描。電子束2503係藉由被施加至內置於試料台2508的電極的負電壓予以減 速，並且藉由接物鏡2506的透鏡作用被聚焦而照射至試料2509上。
若電子束2503被照射至試料2509，由該照射部位被放出如二次電子、及背向散射電子般的電子2510。被放出的電子2510係藉由根據被施加至試料的負電壓的加速作用，朝電子源方向被加速，衝撞至變換電極2512，且產生二次電子2511。由變換電極2512被放出的二次電子2511係被檢測器2513所捕捉，檢測器2513的輸出I會依被捕捉的二次電子量而改變。按照該輸出I，未圖示的顯示裝置的亮度會改變。例如若形成二次元成像時，藉由取得對掃描偏向器2505的偏向訊號、及檢測器2513的輸出I的同步，來形成掃描區域的畫像。此外，在圖19例示之掃描電子顯微鏡係配備有在電子束之掃描區域移動的偏向器(未圖示)。
其中，在圖19之例中，係說明將由試料被放出的電子以變換電極進行一端變換來進行檢測之例，但是當然並非侷限於如上所示之構成，亦可形成為例如在經加速的電子軌道上，配置電子倍像管或檢測器的檢測面的構成。控制裝置2514係具備有：控制掃描電子顯微鏡的各構成，並且根據被檢測到的電子來形成畫像的功能、或根據被稱為譜線輪廓(line profile)的檢測電子的強度分布，測定形成在試料上的圖案的圖案寬幅的功能。
接著，說用供進行用以求出包含焦距的曝光參數的電路圖案的選出之用的電路圖案計測系統之一態 樣。電路圖案計測系統1亦可內置於圖18的條件設定裝置2403內、或由內置的運算裝置執行畫像處理，亦可經由網路，以外部的運算裝置(例如條件設定裝置2403)執行畫像評估。
圖1係說明根據設計資料，選出用以檢測包含焦距的曝光參數的計測用電路圖案的計測系統1之一例的圖。將針對計測曝光參數的區域預先改變曝光參數時所形成的圖案的形狀資訊預先記憶在圖案形狀資訊記憶部3，在曝光參數感度算出部11求出當曝光參數改變時，形狀即大幅改變的圖案區域。若形狀大幅改變時，對曝光參數為感度高。
此外，對求出的曝光參數為感度高的圖案的區域係求出複數區域，而非侷限於1個。考慮由上位選擇複數個大幅改變的區域，個數則任意設定。接著，針對選出的圖案區域的圖案形狀，根據設計資料，檢測在同形圖案數算出部12進行計測的區域內的相同圖案形狀，算出其數。所選出的圖案區域有複數個，因此求出複數圖案區域的圖案形狀各個相同形狀的圖案數。接著，使用根據所求出的相同圖案形狀數量與相對曝光參數的圖案形狀的改變的值，由在圖案選出部13被選出的複數圖案區域的圖案形狀，選出1個圖案區域，亦即圖案形狀。
改變記憶在預先圖案形狀資訊記憶部3的曝光參數時所形成的圖案的形狀資訊係如圖2所示，可由設計資料，求出使用光學模擬來改變曝光參數時所形成的圖 案的形狀。曝光參數係例如若以焦距來說，以最佳焦距為基準，為由負數60nm以15nm刻度至正60nm為止所改變的-60nm、-45nm、-30nm、...60nm的9個曝光參數，針對該9個曝光參數，分別求出圖案形狀資訊。例如圖15所示，已知若作為曝光參數的焦距改變時，圖案的剖面形狀會改變。可藉由光學模擬，作成所形成的圖案，求出將其例如以th1的高度進行切片時的側壁位置作為邊緣像素，藉由相連來求出圖案形狀。以th1進行切片所作成的圖案形狀係圖案寬幅變細，以th3進行切片所作成的圖案形狀係圖案寬幅變粗。該差成為B3-B1。因焦距改變，以th1作成的圖案形狀與以th3作成的圖案形狀的差改變為A3-A1、C3-C1。該A3-A1與C3-C1的差變大的圖案可謂為對曝光參數為感度高的圖案。
如以上所示，藉由具備有由不同的每個曝光條件的圖案資訊(一次元尺寸資訊或二次元形狀資訊等)，選擇具有預定條件(感度高，而且同形狀的圖案存在預定數以上)的圖案作為測定對象、或測定對象候補的運算裝置(本例之情形為計測系統1)，可選擇用以進行適當曝光條件評估的適當圖案。
此外，不僅如圖3所示由光學模擬求出的圖案形狀，亦考慮由實際上改變曝光參數而在晶圓上形成圖案而進行SEM攝影後的SEM畫像，求出圖案的輪廓線而求出圖案形狀。亦可利用選擇器來選擇任一者。輪廓線的抽出係可藉由進行邊緣檢測而2值化，且進行細線化來實 現。由於為周知技術，故省略說明。
在圖4中顯示曝光參數感度算出部11的實施例。在曝光參數感度算出部11中，係求出當曝光參數改變時，圖案形狀即大幅改變的圖案區域及其形狀改變的大小。在對位部111進行成為基準的設計資料與圖案形狀的對位，按每1像素求出形狀差，在距離值算出部112求出形狀差的合計值，將該圖案區域與形狀差的合計值記憶在曝光參數感度記憶部113。合計後的距離值較大者係形成為相對曝光參數之改變為形狀改變大的圖案形狀，將合計的距離值的上位n個記憶在曝光參數感度記憶部113。對位係使用圖案匹配來進行。此外，亦考慮求出畫像重心來進行對位。
進行對位時，求出2個形狀的形狀差。求出按每1像素所對應的像素，求出其距離值。求出形狀差的技術亦有各種周知技術，故省略說明。成為基準的形狀亦可非為設計資料，亦可為在某曝光參數的圖案形狀。亦可為以模擬所作成的圖案形狀。
在圖5中顯示同形圖案數算出部12的實施例。在此，對於對在曝光參數感度算出部11求出的曝光參數為具有感度的複數圖案形狀，使用設計資料，算出在所計測的區域有幾個相同形狀的個數。在描繪部121描繪與所計測的區域相對應的範圍的設計資料2，在圖案區域範圍決定部122決定具有在曝光參數感度算出部11求出的圖案資訊的圖案區域。在圖案匹配部123係在被決定的 圖案區域內，藉由使用圖案匹配的圖案辨識，將相同形狀的圖案視為同一。
若有圖案，即在計數器部124進行加算，且求出相同圖案形狀的區域數。在計數器部124所求出的相同圖案形狀數係連同圖案區域範圍決定部的圖案區域的資訊一起記憶在同形狀圖案數記憶部125。若計數器值少，係在圖案區域範圍決定部縮窄範圍而再次求出相同圖案形狀的區域數。
在圖17中顯示在圖案區域範圍決定部縮窄圖案範圍的概要。在圖17的A的圖案區域中雖為1個矩形圖案的全部，但是若縮窄成B的圖案區域，即成為線端的區域，有圖案個數增加的可能性。此外，若更加縮窄為C的圖案區域時，即成為角落部，藉由在更小的圖案縮窄區域，考慮有相同形狀的圖案增加的可能性。
在圖6中顯示描繪設計資料之一例。設計資料係標記有矩形圖案的頂點座標，若將頂點座標相連結，即成為與圖案形狀相對應的矩形畫像。在圖7中顯示欲對1次曝光範圍計測曝光參數的區域。曝光參數偏移的位置未定，因此有欲在各種場所進行計測的需求。在此係在曝光區域內，在區位(site)A~區位I的9區域進行計測。1區位係以數μm見方的區域而言，在其中含有各種圖案。如上述說明所示，若按每個複數圖案計數相同形狀的圖案數時，在計測區域區位A係+圖案為6個、○圖案為3個、△圖案為2個。
在圖8中顯示圖案選出部13的選出方法的概念。圖案的選出係根據對曝光參數的感度及同形圖案數來選出。在對曝光參數為不具感度的圖案，並無法求出曝光參數。此外，若對曝光參數為感度大時，不均亦會變大。此時，若在計測區域內沒有相同形狀的圖案數，無法期待在複數個的平均化效果，並無法高精度地求出曝光參數。因此，以對曝光參數的感度及相同形狀的圖案數的2個指標來選出圖案。
在圖9中顯示圖案選出部13的實施例。在評估值算出部131係由當改變由曝光參數感度算出部11被輸出的曝光參數時的圖案的形狀差的合計值、及同形圖案數算出部12所輸出的計測區域內的相同形狀的圖案數，來求出評估值。所求出的評估值係被記憶在評估值記憶部132，且由所記憶的評估值之中，在最大值檢測部133求出成為最大評估值的圖案。在評估值算出部131中，係考慮將對曝光參數的感度(形狀差的合計值)、及相同形狀的圖案數分別施加權重而加算後的值作為評估值。
對曝光參數的感度(形狀差的合計值)、及相同形狀的圖案數係可分別判斷值大者適於作為計測用圖案，且評估值亦高。因此，若將對曝光參數的感度(形狀差的合計值)設為A、相同形狀的圖案數設為B，且將各自的權重設為w1、w2時，評估值Y係被認為設為Y=w1×A+W2×B。此外，分別加上偏移值的o1、o2，評估值Y成為Y=w1×(A+o1)+W2×(B+o2)。在此偏移值係考慮例如 形成為所需的最低限度的值，形成為負數符號。此外，如Y=w1×A×w2×B所示，亦考慮以A與B的積來求出評估值。
此外，亦考慮若有一定程度的值，評估值即飽和的方式，如Y=w1×An1×w2×Bn2所示，以指數計算求出評估值，或使用對數，如Y=logn1(w1×A)+logn2(w2×B)、Y=e(w1×A)+e(w2×B)所示求出。此外，若對曝光參數的感度(形狀差的合計值)大，亦考慮以相同形狀的圖案數亦需要較多的方式，形成為Y=w1×A+w2×成分(B)/w3×A。此外，亦考慮根據實際評估的資訊，使用以多項式近似之式。此外，亦考慮根據形成為表格而實際評估的資訊，求出與對曝光參數的感度、及相同形狀的圖案數相對應的評估值，來選出圖案。此外，若在對曝光參數的感度(形狀差的合計值)、及相同形狀的圖案數為分別特定值以下時，考慮將評估值強制形成為“0”，由圖案選出中除外。此外，考慮針對全部圖案求出評估值，若沒有適合圖案時，即變更計測區域。此時，考慮由現在的計測區域，根據設計資料，例如將朝左偏移1μm的區域形成為新的計測區域而再次如上所述在新的計測區域之中選出圖案。
此外，在圖10中顯示說明根據設計資料，選出用以檢測包含焦距的曝光參數的計測用電路圖案的計測系統1之一例的圖。與圖1不同於追加有同形圖案分布作成部14，在圖案選出部13係除了對曝光參數的感度(形狀差的合計值)、及相同形狀的圖案數之外，亦使用同形 圖案分布作成部14的輸出來選出圖案。在同形圖案分布作成部14中，係在圖7所示之進行計測的複數區域求出相同形狀的圖案數而求出相同形狀的圖案數的分布。
例如，如圖7所示若有區位A~區位I的9個區域，以在9個區域均等具有圖案數為宜。如上所示觀看圖案分布，觀看對曝光參數的感度(形狀差的合計值)、相同形狀的圖案數、及圖案數的分布，選出可在複數計測區域共通使用的圖案。同形狀的圖案的分布係可按每個複數區域求出同形狀的圖案數而作成。即使在使用分布而無法選出全部共通的圖案的情形下，亦考慮例如將可共通使用的區域分為2個，選出2個圖案而按每個計測區域分別選出適合的圖案。尤其即使非為2個，亦可選出複數圖案，但是儘量形成為可共通使用的區域多的圖案。亦即，考慮使用在計測的圖案數儘可能少。
此時的圖案選出部係與上述圖案選出部相同，考慮在求出評估值時亦將對曝光參數的感度(形狀差的合計值)、及相同形狀的圖案數分別施加權重而加算後的值作為評估值。此外，亦可分別使用指數計算，形成為進行積和所得的值。此外，亦考慮根據實際評估的資訊表格化而選出圖案。此外，若分別為特定值以下時，考慮將評估值強制形成為“0”，且由圖案選出中除外。
此外，當作成因記憶在圖案形狀記憶部的曝光參數的改變所得之圖案形狀的資訊時，進行光學模擬或實際曝光而形成圖案，且由進行SEM攝影後的畫像來作 成圖案形狀的資訊會耗費時間。因此，考慮根據設計資料，由相同形狀的圖案數多的上位限定為複數個圖案，針對該所限定的圖案形狀，進行光學模擬或實際曝光而形成圖案，且由經SEM攝影的畫像，作成圖案形狀的資訊。
在圖11中顯示說明求出計測區域內的相同形狀的圖案數，選擇相同形狀的圖案數多的圖案，限定之後再選出計測用電路圖案之計測系統1之一例的圖。根據設計資料2，在同形圖案數算出部12限定圖案數多的圖案。針對所限定的圖案，將在光學模擬或電路圖案計測部30使曝光參數改變時的圖案形狀的資訊記憶在圖案形狀資訊記憶部3。接著，僅針對所限定的圖案的形狀資訊，在曝光參數感度算出部11求出曝光參數改變時的形狀差的大小。接著，與圖1同樣地，在圖案選出部13，根據在曝光參數感度算出部11的形狀差(對曝光參數的形狀的改變)的大小、及在同形圖案數算出部12的相同形狀的圖案數，選出圖案。
圖12係對圖11追加同形圖案分布作成部14者。與圖10相同地，使用來自同形圖案數算出部12的相同圖案形狀數的值，求出複數計測區域的相同形狀圖案數的分布。在圖13中係在同形圖案數算出部12求出計測區域內的相同形狀的圖案數，在曝光參數感度算出部11求出對曝光參數的感度(形狀差的合計值)，分別不進行圖案的限定，將計測區域的全圖案作為對象而在圖案選出部13選出圖案。
此外，在圖14中顯示說明未使用設計資料而選出計測用電路圖案的計測系統1之一例的圖。例如，分派曝光參數而以低倍率進行SEM攝影，求出大範圍的電路圖案的形狀，且記憶在圖案形狀資訊記憶部3。由圖案形狀資訊記憶部3，在圖案區域分割部15係將SEM畫像內的圖案區分成複數區域。接著針對所分割的圖案的形狀，與圖1同樣地，在曝光參數感度算出部11求出對曝光參數的感度(形狀差的合計值)大的圖案，此外，相同地針對在同形圖案數算出部12所分割的圖案，在SEM畫像內求出相同形狀的圖案數。之後與圖1同樣地，在圖案選出部13選出圖案。在圖16中顯示圖案區域分割部15的概要。
在此按圖案的每個部位進行區分，分割縱線為a、線端為b、角落為c、橫線為d。以按每個部位區分的方法而言，可使用圖案匹配，記憶複數部位的形狀作為型板，藉由按照以圖案匹配與型板相一致的每個圖案部位進行區分來實現。上述裝置亦可考慮使用個人電腦而以軟體處理進行。此外，亦考慮進行LSI化。
1‧‧‧圖案計測系統
2‧‧‧設計資料
3‧‧‧圖案形狀資訊記憶部
11‧‧‧曝光參數感度算出部
12‧‧‧同形圖案數算出部
13‧‧‧圖案選出部

Claims (11)

  1. 一種圖案測定條件設定裝置，其係根據藉由對試料照射荷電粒子束所得之檢測訊號，設定執行圖案測定時的圖案測定條件的圖案測定條件設定裝置，其特徵為：具備有運算裝置，其係由使縮小投影曝光裝置的曝光條件改變時所得之每個曝光條件的圖案資訊、或使依光學模擬所得之前述曝光條件改變時所得之每個曝光條件的圖案資訊，選擇具有預定條件的圖案，該運算裝置係將相對前述曝光條件之改變之前述圖案的尺寸、或形狀的改變滿足預定條件的圖案，而且同一形狀的圖案數滿足預定條件的圖案，選擇作為測定對象、或測定對象候補。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖案測定條件設定裝置，其中，前述運算裝置係根據前述同一形狀的圖案的分布資訊，選擇前述測定對象、或測定對象候補。
  3. 如申請專利範圍第1項之圖案測定條件設定裝置，其中，前述運算裝置係使用根據相對前述曝光條件之改變的圖案形狀之改變的大小的資訊、及相同形狀的圖案數的資訊，算出圖案評估值。
  4. 如申請專利範圍第1項之圖案測定條件設定裝置，其中，前述運算裝置係根據設計資料，將同形的圖案形狀限定為任意個數，針對該所限定的圖案形狀，使用光學模擬結果、或使曝光條件改變所形成的圖案形狀的資訊，算出相對曝光條件參數之改變的圖案形狀之改變的大小。
  5. 如申請專利範圍第1項之圖案測定條件設定裝置， 其中，前述運算裝置係將相對前述曝光條件之改變的圖案形狀之改變的大小、及相同形狀的圖案數分別為特定值以下的圖案，由測定對象、或測定對象候補除外。
  6. 如申請專利範圍第1項之圖案測定條件設定裝置，其中，前述運算裝置係若在計測區域沒有適當圖案時，即變更計測區域。
  7. 如申請專利範圍第1項之圖案測定條件設定裝置，其中，前述運算裝置係一邊改變評估圖案的評估區域的大小，一邊檢測同形圖案。
  8. 如申請專利範圍第2項之圖案測定條件設定裝置，其中，前述運算裝置係按每個計測區域，使用根據相對曝光條件之改變的圖案形狀之改變的大小的資訊、相同形狀的圖案數的資訊、及計測區域的相同形狀的圖案的分布的資訊，算出圖案的評估值。
  9. 如申請專利範圍第8項之圖案測定條件設定裝置，其中，前述運算裝置係按每個計測區域，使用根據相對曝光條件之改變的圖案形狀之改變的大小的資訊、相同形狀的圖案數的資訊、及計測區域的相同形狀的圖案的分布的資訊，選出複數圖案，且藉由計測區域來變更圖案。
  10. 如申請專利範圍第2項之圖案測定條件設定裝置，其中，前述運算裝置係根據前述圖案的分布資訊，在以複數曝光條件所形成的區域，選出均等具有的圖案。
  11. 一種圖案測定裝置，其係根據藉由對試料照射荷電粒子束所得之檢測訊號，執行圖案測定的圖案測定裝 置，其特徵為：具備有運算裝置，其係由使縮小投影曝光裝置的曝光條件改變時所得之每個曝光條件的圖案資訊、或使依光學模擬所得之前述曝光條件改變時所得之每個曝光條件的圖案資訊，選擇具有預定條件的圖案，該運算裝置係對相對前述曝光條件之改變之前述圖案的尺寸、或形狀的改變滿足預定條件的圖案，而且同一形狀的圖案數滿足預定條件的圖案進行測定。
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