JP7445786B2 - パターン計測装置、パターン計測方法、パターン計測プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本開示の実施形態1に係るパターン計測装置100の構成図である。パターン計測装置100は、1次電子ビームを試料(ウェハ11)に対して照射することにより、試料上に形成されているパターンサイズを計測する装置である。パターン計測装置100は、カラム1(電子光学系)と試料室2を備える。カラム1は、電子銃3、コンデンサレンズ4、対物レンズ8、ディフレクタ7、アライナ5、2次電子検出器9、EXBフィルタ6(電磁界直交フィルタ)、後方散乱電子検出器10を含む。
制御コンピュータ20は、試料上の視野位置をセットし(S301)、ステージコントローラ18によってXYステージ13をその視野位置へ移動させる(S302)。視野位置の例については後述の図3cを用いて説明する。
制御コンピュータ20は、視野範囲に対して1次電子ビームを照射することによって得られる視野画像を取得する(S303)。制御コンピュータ20は、視野画像を用いて、その視野位置におけるビーム傾斜量を算出する(S304)。ビーム傾斜量を算出する具体的手法については、図3c~図3gを用いて説明する。
制御コンピュータ20は、あらかじめ設定した条件がすべて完了するまで(例えば試料上の全範囲について視野画像を取得するまで)、S301~S304を繰り返す。
制御コンピュータ20は、視野画像とビーム傾斜量との間の関係に基づき、視野位置とビーム傾斜変化量との間の関係式を算出する。関係式の例については、図3c~図3gの後に改めて説明する。
ΔTY = B * ΔY + D * ΔX
制御コンピュータ20は、視野内の特定位置のパターンに対して、1次電子ビームのビーム傾斜量をセットする(S401)。制御コンピュータ20は、セットしたビーム傾斜量を用いて、重心位置ずれ量を計測する(S402)。重心位置ずれ量は、計測対象ウェハのパターンのトップ重心とボトム重心との間の差分を、計測対象ウェハのパターンの観察画像から計算することによって、計測できる。
制御コンピュータ20は、あらかじめ設定した条件がすべて完了するまで(例えばある角度範囲内にわたるビーム傾斜量を全て用いるまで)S401~S402を繰り返す。
制御コンピュータ20は、一連の計測結果に基づき、ビーム傾斜変化量と重心位置ずれ量との間の関係式を算出する。関係式の例については図4b~図4cの後に改めて説明する。
ΔOVLY = F * ΔTY
制御コンピュータ20は、パターンの観察画像を用いて、パターン上層の重心を計測するとともに(S501)、パターン下層の重心を計測する(S502)。制御コンピュータ20は、これらの重心座標間の差分を求めることにより、補正前の重心位置ずれ量を算出する(S503)。
制御コンピュータ20は、視野内におけるパターンの位置(上層重心位置)を用いて、ビーム傾斜変化量を算出する。計算式は、図3c~図3gを用いて説明したものを用いることができる。実際の計算式の具体例は後述する。
制御コンピュータ20は、算出したビーム傾斜変化量を用いて、重心位置ずれ変化量を算出する。計算式は、図4a~図4cを用いて説明したものを用いることができる。実際の計算式の具体例は後述する。
制御コンピュータ20は、算出した重心位置ずれ変化量を用いて、S503において計算した重心位置ずれ量を補正する。
制御コンピュータ20は、あらかじめ設定した条件がすべて完了するまで(例えば全てのパターンについて重心位置ずれを補正するまで)、S501~S506を繰り返す。
制御コンピュータ20は、一連の計測結果からグループ毎の平均値を算出する。ここでいうグループの例については後述する。
OVLY(補正前) = PbY - PtY
ΔTY = B * PtY + D * PtX
ΔOVLY = F * ( B * PtY + D * PtX )
OVLY(補正後) = OVLY(補正前)+ ΔOVLY
レシピが開始されると、制御コンピュータ20は、選択されたウェハ11を試料室2へロードする(S601)。制御コンピュータ20は、光学顕微鏡とSEM像によるアライメントを実行する(S602)。
制御コンピュータ20は、XYステージ13を制御し、レシピに登録された測定点にウェハ11を移動させる(S603)。画像処理ボード19は、レシピに登録された所定の条件にしたがってSEM画像を取得する(S604)。制御コンピュータ20は、図5bまでにおいて説明した手順と計算式にしたがって、重心位置ずれ量計測と補正処理を実行する(S605)。
制御コンピュータ20は、レシピに規定された測定点のすべての測定点について、S603~S605を繰り返す。
制御コンピュータ20は、ウェハ11をアンロードし(S607)、レシピ実行結果を出力する(S608)。
実施形態1では、視野内のビーム傾斜変化量に関して、図3cのS306において1次近似式を用いて算出することを説明した。これに対して、スキャンの応答遅れなどの影響により1次式を用いて近似することが適当ではない場合は、2次元ルックアップテーブルを用いて、視野内位置とビーム傾斜変化量との間の関係を表すことが有効と考えられる。そこで本発明の実施形態2では、視野内位置とビーム傾斜変化量の関係を2次元データテーブルによって記述した構成例を説明する。パターン計測装置100のその他構成は実施形態1と同様であるので、以下では視野内位置とビーム傾斜変化量の関係を記述した2次元データテーブルについて主に説明する。
ΔTY ={ΔTY1 *(1-a/n)+ΔTY2 *a/n}*(1-b/n)+{ΔTY3 *(1-a/n)+ΔTY4 *a/n}* b/n
本開示は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
1:カラム
2:試料室
3:電子銃
4:コンデンサレンズ
5:アライナ
6:EXBフィルタ
7:ディフレクタ
8:対物レンズ
9:2次電子検出器
10:後方散乱電子検出器
11:ウェハ
12:標準試料
13:XYステージ
14:光学顕微鏡
15、16:アンプ
17:ビーム走査コントローラ
18:ステージコントローラ
19:画像処理ボード
20:制御コンピュータ
Claims (15)
- 試料上に形成されたパターンのサイズを計測するパターン計測装置であって、
前記試料に対して荷電粒子ビームを照射することにより得られる観察画像を用いて、前記パターンの上面の重心と前記パターンの底面の重心との間の位置ずれ量を算出する、コンピュータシステム、
前記荷電粒子ビームの照射角度の光軸からの角度ずれ量と前記位置ずれ量との間の第1関係を記述した関係データを記憶する記憶部、
を備え、
前記関係データはさらに、前記パターンの視野内座標と前記角度ずれ量との間の第2関係を記述しており、
前記コンピュータシステムは、前記パターンの視野内座標を用いて前記関係データを参照することにより、前記パターンの視野内座標に対応する前記角度ずれ量を取得し、
前記コンピュータシステムは、前記取得した前記角度ずれ量を用いて前記関係データを参照することにより、前記パターンの視野内座標に対応する前記位置ずれ量を取得し、
前記コンピュータシステムは、前記取得した前記位置ずれ量を用いて、前記パターンの上面の重心と前記パターンの底面の重心との間の計測位置ずれを補正する
ことを特徴とするパターン計測装置。 - 前記第2関係は、
前記パターンの上面の重心の第1方向における座標、
前記第1方向における前記角度ずれ量、
の間の関係を記述するとともに、
前記パターンの上面の重心の前記第1方向に対して直交する第2方向における座標、
前記第2方向における前記角度ずれ量、
の間の関係を記述しており、
前記コンピュータシステムは、前記パターンの前記第1方向と前記第2方向それぞれにおける視野内座標を用いて前記第2関係を参照することにより、前記第1方向と前記第2方向それぞれにおける前記角度ずれ量を取得する
ことを特徴とする請求項1記載のパターン計測装置。 - 前記第2関係はさらに、
前記パターンの上面の重心の前記第2方向における座標、
前記第1方向における前記角度ずれ量、
の間の関係を記述するとともに、
前記パターンの上面の重心の前記第1方向における座標、
前記第2方向における前記角度ずれ量、
の間の関係を記述しており、
前記コンピュータシステムは、前記パターンの前記第1方向と前記第2方向それぞれにおける視野内座標を用いて前記第2関係を参照することにより、前記第1方向と前記第2方向それぞれにおける前記角度ずれ量を取得する
ことを特徴とする請求項2記載のパターン計測装置。 - 前記第1関係は、
前記第1方向における前記角度ずれ量と前記第1方向における前記位置ずれ量との間の関係、
前記第2方向における前記角度ずれ量と前記第2方向における前記位置ずれ量との間の関係、
を記述しており、
前記コンピュータシステムは、前記第1方向と前記第2方向それぞれにおける前記角度ずれ量を用いて前記第1関係を参照することにより、前記第1方向と前記第2方向それぞれにおける前記位置ずれ量を取得する
ことを特徴とする請求項2記載のパターン計測装置。 - 前記第2関係は、
観察視野の中心座標から前記パターンの上面の重心までの前記第1方向におけるずれ量に起因する、前記第1方向における前記角度ずれ量、
観察視野の中心座標から前記パターンの上面の重心までの前記第2方向におけるずれ量に起因する、前記第1方向における前記角度ずれ量、
の合算を、前記第1方向における前記角度ずれ量として記述しており、
前記第2関係は、
観察視野の中心座標から前記パターンの上面の重心までの前記第2方向におけるずれ量に起因する、前記第2方向における前記角度ずれ量、
観察視野の中心座標から前記パターンの上面の重心までの前記第1方向におけるずれ量に起因する、前記第2方向における前記角度ずれ量、
の合算を、前記第2方向における前記角度ずれ量として記述している
ことを特徴とする請求項3記載のパターン計測装置。 - 前記コンピュータシステムは、
観察視野の中心座標を変更しながら、形状とサイズが既知である前記試料の前記観察画像を、前記中心座標ごとに取得するステップ、
前記観察画像を用いて前記上面の重心と前記底面の重心との間のずれ量を算出することにより、前記中心座標ごとに前記角度ずれ量を算出するステップ、
前記中心座標ごとの前記角度ずれ量を用いて前記第2関係を算出するステップ、
を実行する
ことを特徴とする請求項2記載のパターン計測装置。 - 前記コンピュータシステムは、
前記試料を載置したステージを移動させることによって観察視野の中心座標を変更するか、
または、
前記荷電粒子ビームの照射位置を変更することによって観察視野の中心座標を変更する
ことを特徴とする請求項6記載のパターン計測装置。 - 前記コンピュータシステムは、
前記荷電粒子ビームの傾斜角を変化させながら、計測対象ウェハのパターンの観察画像を、前記傾斜角ごとに取得するステップ、
前記観察画像を用いて前記上面の重心と前記底面の重心との間のずれ量を算出することにより、前記傾斜角ごとに前記位置ずれ量を算出するステップ、
前記傾斜角ごとの前記位置ずれ量を用いて前記第1関係を算出するステップ、
を実行する
ことを特徴とする請求項1記載のパターン計測装置。 - 前記コンピュータシステムは、
前記パターンごとの前記位置ずれ量、
前記パターンごとの前記補正における補正量、
前記パターンの種別ごとの前記補正量の平均値、
のうち少なくともいずれかを出力する
ことを特徴とする請求項1記載のパターン計測装置。 - 前記関係データは、前記パターン計測装置の視野内の格子点ごとに前記角度ずれ量を記述しており、
前記コンピュータシステムは、前記関係データを参照することにより、前記格子点ごとに前記角度ずれ量を取得する
ことを特徴とする請求項1記載のパターン計測装置。 - 前記コンピュータシステムは、4つの前記格子点によって囲まれた中間座標における前記角度ずれ量については、
前記中間座標と前記4つの格子点それぞれとの間の距離にしたがって、前記4つの格子点それぞれにおける前記角度ずれ量を比例配分することにより、前記中間座標における前記角度ずれ量を算出する
ことを特徴とする請求項10記載のパターン計測装置。 - 前記関係データは、前記荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置の光学条件ごとに前記第1関係と前記第2関係を記述しており、
前記コンピュータシステムは、前記光学条件に対応する前記第1関係と前記第2関係を用いて、前記補正を実施する
ことを特徴とする請求項1記載のパターン計測装置。 - 前記関係データは、前記荷電粒子ビームの照射条件ごとに前記第1関係と前記第2関係を記述しており、
前記コンピュータシステムは、前記照射条件に対応する前記第1関係と前記第2関係を用いて、前記補正を実施する
ことを特徴とする請求項1記載のパターン計測装置。 - 試料上に形成されたパターンのサイズを計測するパターン計測方法であって、
前記試料に対して照射する荷電粒子ビームの照射角度の光軸からの角度ずれ量と、前記パターンの上面の重心と前記パターンの底面の重心との間の位置ずれ量との間の第1関係を記述した関係データを参照するステップ、
前記試料に対して前記荷電粒子ビームを照射することにより得られる観察画像を用いて、前記位置ずれ量を算出するステップ、
を有し、
前記関係データはさらに、前記パターンの視野内座標と前記角度ずれ量との間の第2関係を記述しており、
前記位置ずれ量を算出するステップにおいては、前記パターンの視野内座標を用いて前記関係データを参照することにより、前記パターンの視野内座標に対応する前記角度ずれ量を取得し、
前記位置ずれ量を算出するステップにおいては、前記取得した前記角度ずれ量を用いて前記関係データを参照することにより、前記パターンの視野内座標に対応する前記位置ずれ量を取得し、
前記位置ずれ量を算出するステップにおいては、前記取得した前記位置ずれ量を用いて、前記パターンの上面の重心と前記パターンの底面の重心との間の計測位置ずれを補正する
ことを特徴とするパターン計測方法。 - 試料上に形成されたパターンのサイズを計測する処理をコンピュータに実行させるパターン計測プログラムであって、前記コンピュータに、
前記試料に対して照射する荷電粒子ビームの照射角度の光軸からの角度ずれ量と、前記パターンの上面の重心と前記パターンの底面の重心との間の位置ずれ量との間の第1関係を記述した関係データを参照するステップ、
前記試料に対して前記荷電粒子ビームを照射することにより得られる観察画像を用いて、前記位置ずれ量を算出するステップ、
を実行させ、
前記関係データはさらに、前記パターンの視野内座標と前記角度ずれ量との間の第2関係を記述しており、
前記位置ずれ量を算出するステップにおいては、前記コンピュータに、前記パターンの視野内座標を用いて前記関係データを参照することにより、前記パターンの視野内座標に対応する前記角度ずれ量を取得するステップを実行させ、
前記位置ずれ量を算出するステップにおいては、前記コンピュータに、前記取得した前記角度ずれ量を用いて前記関係データを参照することにより、前記パターンの視野内座標に対応する前記位置ずれ量を取得するステップを実行させ、
前記位置ずれ量を算出するステップにおいては、前記コンピュータに、前記取得した前記位置ずれ量を用いて、前記パターンの上面の重心と前記パターンの底面の重心との間の計測位置ずれを補正するステップを実行させる
ことを特徴とするパターン計測プログラム。
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2020
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