KR101743083B1

KR101743083B1 - 패턴 계측 장치 및 반도체 계측 시스템

Info

Publication number: KR101743083B1
Application number: KR1020147022784A
Authority: KR
Inventors: 야스따까 도요다; 히로유끼 신도; 요시히로 오따
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2017-06-02
Anticipated expiration: 2033-02-18
Also published as: JP6063630B2; US9846931B2; JP2013195175A; US20150016709A1; WO2013140907A1; KR20140123535A

Abstract

본 발명은, 제조 조건을 미세하게 변화시키는 것에 의한 제조 비용의 증대를 억제하면서, 적정한 기준 패턴 데이터를 생성하는 패턴 계측 장치의 제공을 목적으로 한다. 본 발명은, 시료 상에 형성된 패턴의 측정을 행하는 연산 처리 장치를 구비한 패턴 계측 장치로서, 상기 연산 처리 장치는 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 제조 장치의 제조 조건이 다른 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터를 취득 또는 생성하고, 그 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터로부터, 회로 패턴의 계측에 사용하는 기준 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치를 제안한다.

Description

패턴 계측 장치 및 반도체 계측 시스템{PATTERN SENSING DEVICE AND SEMICONDUCTOR SENSING SYSTEM}

본 발명은, 패턴 계측 장치 및 반도체 계측 시스템에 관한 것으로, 특히 전자 디바이스의 회로 패턴과 기준 패턴 사이의 치수 측정이나 비교에 의해, 회로 패턴의 측정값을 도출하는 장치 및 시스템에 관한 것이다.

최근 반도체는 미세화, 다층화가 진행되고, 논리도 번잡화되어 있으므로, 그 제조가 매우 곤란한 상황에 있다. 그 결과로서, 제조 프로세스에 기인하는 결함이 다발하는 경향이 있어, 그 결함을 정확하게 검사하는 것이 중요해지고 있다. 시료 상의 결함을 리뷰하는 리뷰 SEM(Scanning Electron Microscope)이나, 패턴의 치수를 측정하는 CD-SEM(Critical Dimension-SEM)은 이들 결함의 상세한 검사에 사용된다. 이들 SEM 검사 장치는, 광학 시뮬레이션에 기초하는 검사 좌표나, 광학 검사 장치의 검사 결과에 기초하는 검사 좌표에 대응하는 회로 패턴을 검사한다.

기준 패턴과의 형상 비교는 이하의 수순으로 행해진다. 우선, 검사 오퍼레이터가 바람직한 형상의 회로 패턴을 기준 패턴으로서 정의한다. 기준 패턴으로서는, 설계 패턴이나 광학 시뮬레이션에 의해 생성한 시뮬레이션 패턴이나, 제조한 회로 패턴 중으로부터 검사 오퍼레이터가 선택한 골든 패턴 등이 이용된다. 다음에 엣지 검출 처리 등을 사용해서, 촬영 화상으로부터 회로 패턴의 형상을 추출한다. 다음에 기준 패턴과 회로 패턴을 중첩한다. 중첩은 수동 조정이나 패턴 매칭에 의한 자동 조정으로 행해진다.

검사 방법은 다양하게 제안되어 있으나, 특히 65㎚ 이후의 반도체 제조 프로세스에서는, 광 근접 효과에 의한 패터닝 형상의 상태를 정확하게 파악하는 목적으로, 기준 패턴과의 형상 비교에 의해 기준 패턴에 대한 형상의 변형량을 정량화하는 방법이 적용되고 있다.

회로 패턴의 형상은 반도체의 제조 조건의 변화에 의해 다양한 형태로 변형된다. 특허문헌 1에서는, 그들 변형의 정도를 정확하게 파악하는 목적으로, 설계 패턴을 웨이퍼 패턴과 일치하도록 변형된 회로 패턴을 기준 패턴으로서, 검사 대상의 회로 패턴의 엣지 간격을 계측하고, 허용 거리를 초과하는 패턴의 부위를 회로 패턴의 결함으로서 검출하고 있다.

특허문헌 2에서는, 설계 패턴을 기준 패턴으로서, 검사 좌표를 포함하는 2차원의 영역에 계측 영역을 설정하고, 계측 영역에 포함된 기준 패턴과 회로 패턴의 엣지 사이의 거리를 소정의 간격으로 망라적으로 계측하고, 계측 영역으로부터 얻은 복수의 계측값의 평균화를 행함으로써, 기준 패턴에 대한 형상 변형량을 측정하고 있다.

특허문헌 3에는, 웨이퍼 상에 제조된 복수의 회로 패턴의 평균 형상을 기준 패턴으로서, 기준 패턴과 회로 패턴의 엣지 사이의 거리를 소정의 간격으로 망라적으로 계측하고, 계측 영역으로부터 얻은 거리군의 통계값을, 형상 변형량으로 하는 계측법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2004-163420호 공보(대응 미국 특허 USP8,045,785) 일본 특허 공개 제2007-248087호 공보(대응 미국 특허 USP8,019,161) 일본 특허 공개 제2009-194051호 공보(대응 미국 특허 USP8,077,962)

웨이퍼 제조의 일부 공정에서는, 회로 패턴의 제조에 최적인 조건(이하, 베스트 조건으로 함)에 의해 제조된 회로 패턴의 형상에 대해, 검사 대상의 회로 패턴의 형상이 어느 정도 변형되어 있는지를 검사하는 것이 요구된다.

또한, 베스트 조건은, 일반적으로 노광 장치의 포커스량과 도우즈량을 단계적으로 변화시켜 제조한 복수의 회로 패턴의 치수값을 통계 해석함으로써 구한다. 상기의 검사를 실현하기 위해서는, 통계 해석에 의해 구한 베스트 조건 하에서의 회로 패턴을 기준 패턴으로서, 검사 대상의 회로 패턴을 비교할 필요가 있다.

그러나, 해석에 의해 얻어지는 베스트 조건은, 베스트 조건의 결정에 이용한 회로 패턴의 제조 조건과는 반드시 일치하는 것은 아니다. 이로 인해, 골든 패턴을 기준 패턴으로서 검사에 이용해도, 정확한 평가를 할 수 없는 경우가 있다. 또한, 웨이퍼를 다시 제조해서 베스트 조건에 가까운 패턴을 작성하는 것도 생각할 수 있지만, 그로 인해서는 엄청난 비용이 들기 때문에, 실현이 곤란하다. 또한, 시뮬레이션은 오차를 포함하므로, 베스트 조건 하의 회로 패턴을 시뮬레이션에 의해 작성하고, 검사 대상의 회로 패턴과 비교해도, 시뮬레이션 결과에 포함되는 오차의 영향에 의해 정확한 형상 변형량 검사가 곤란하다. 또한, 설계 패턴을 기준 패턴으로서 적용하는 경우도, 애당초 양자의 형상은 다르므로, 그 형상차가 측정값에 포함되게 되어, 정확한 형상 변형량의 검사가 곤란하다.

극력 적정한 제조 조건에 의해 작성된 실제의 패턴을 촬상한 화상으로부터 기준 패턴을 작성하는 것이 바람직하지만, 상술한 바와 같이 제조 장치의 제조 조건을 선택하는 단계에서, 베스트 조건을 발견하는 것은 곤란하다. 특허문헌 1 내지 3에 개시된 방법은, 적정한 기준 패턴을 작성하기 위해서는 정밀도의 면에서 충분한 것은 아니다.

이하, 제조 조건을 미세하게 변화시키는 것에 의한 제조 비용의 증대를 억제하면서, 적정한 기준 패턴 데이터를 생성하는 것을 목적으로 하는 패턴 계측 장치 및 반도체 계측 시스템을 제안한다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 형태로서, 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 화상에 기초하여, 시료 상에 형성된 패턴의 측정을 행하는 연산 처리 장치를 구비한 패턴 계측 장치로서, 상기 연산 처리 장치는, 상기 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 제조 장치의 제조 조건이 다른 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터를 취득 또는 생성하고, 그 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터로부터, 회로 패턴의 계측에 사용하는 기준 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치 및 반도체 계측 시스템을 제안한다.

상기 구성에 의하면, 제조 조건을 미세하게 변화시키는 것에 의한 제조 비용의 증대를 억제하면서, 적정한 기준 패턴 데이터를 생성하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 기준 회로 패턴의 생성 공정을 도시하는 흐름도.
도 2는 반도체 계측 시스템의 개요를 도시하는 도면.
도 3은 복수의 제조 조건에 의해 제조된 복수의 패턴의 데이터에 기초하여 형성되는 기준 패턴의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 치수 계측을 사용한 베스트 조건 결정 방법의 설명도.
도 5는 FEM 웨이퍼 상의 회로 패턴군과, 베스트 조건 위치의 위치 관계를 나타내는 도면.
도 6은 기준 회로 패턴의 생성 공정을 도시하는 흐름도.
도 7은 설계 데이터와 회로 패턴 데이터에 기초하여 형상 오차량을 구할 때의 측정 개소를 도시하는 도면.
도 8은 제조 조건과 형상 오차 지표의 관계를 나타내는 그래프의 일례를 도시하는 도면.
도 9는 반도체 제조 장치의 프로세스 윈도우의 일례를 도시하는 도면.
도 10은 반도체 계측 공정을 도시하는 흐름도.
도 11은 검사 결과의 표시예를 도시하는 도면.
도 12는 반도체 계측 시스템의 일례를 도시하는 도면.
도 13은 기준 회로 패턴의 생성 공정을 도시하는 흐름도.
도 14는 제조 조건의 다른 패턴의 SEM 화상을 적산하는 공정을 설명하는 도면.
도 15는 윤곽선 작성 공정을 도시하는 흐름도.
도 16은 윤곽선 작성 원리를 도시하는 도면.

이하에, 전자 디바이스의 회로 패턴과 기준 패턴의 비교(양쪽 패턴 사이의 치수 측정이나 형상차 평가, 혹은 면적차 평가 등을 포함함)에 의해, 상기 회로 패턴의 측정값을 생성하는 반도체 계측 장치로서, 기준 패턴(형상 기준 데이터)을 작성할 때에, 제조 조건의 베스트 조건에 가까운 복수의 패턴의 화상 데이터, 혹은 복수의 패턴의 윤곽선 데이터로부터, 기준 패턴을 생성하는 반도체 계측 장치를 설명한다.

또한, 이하에 설명하는 실시예에서는, 상기 측정값과 소정의 임계값을 비교하고, 상기 회로 패턴의 결함을 판정하는 예에 대해 설명한다.

또한, 상기 제조 장치의 베스트 조건에 가까운 화상 데이터나, 윤곽선 데이터를, 전자 디바이스의 회로 패턴의 제조 기준 데이터와, 전자 디바이스에 제조된 제조 조건이 다른 복수의 회로 패턴의 데이터에 기초하여 생성하는 예에 대해 설명한다.

또한, 제조 기준 데이터를 복수의 제조 조건에 의해 제조된 전자 디바이스의 회로 패턴의 치수 계측값과 상기 치수 계측값의 분석에 의해 결정하는 예에 대해 설명한다.

또한, 제조 기준 데이터를 복수의 제조 조건에 의해 제조된 전자 디바이스의 회로 패턴과, 전자 디바이스의 설계 패턴의 형상 오차값의 분석에 의해 결정하는 예에 대해 설명한다.

또한, 복수의 제조 조건에 의해 제조된 전자 디바이스의 회로 패턴의 치수를 계측하는 예에 대해 설명한다.

또한, 복수의 제조 조건에 의해 제조된 전자 디바이스의 회로 패턴과 전자 디바이스의 설계 패턴 혹은 시뮬레이션 패턴 혹은 회로 패턴의 촬영 화상으로부터 추출된 패턴의 비교에 의해 형상 오차값을 계측하는 예에 대해 설명한다.

또한, 전자 디바이스의 설계 패턴을 분석하고, 코너 부근을 제외하도록 형상 오차값을 계측하는 에어리어를 특정하는 예에 대해 설명한다.

또한, 형상 기준 데이터를 생성할 때, 상기 제조 기준 데이터와 상기 제조 조건의 차분량에 기초하여, 상기 복수의 회로 패턴의 엣지점의 보간 연산에 의해 상기 형상 기준 데이터의 엣지점을 결정하는 예에 대해 설명한다.

또한, 상기 형상 기준 데이터와, 복수의 제조 조건에 의해 제조된 전자 디바이스의 회로 패턴의 형상 데이터의 비교에 기초하여, 형상 오차량을 계측하는 예에 대해 설명한다.

또한, 상기 형상 오차량과 소정의 허용 오차를 비교하여, 양품의 회로 패턴을 특정하는 예에 대해 설명한다.

또한, 상기 양품 패턴의 제조 조건에 기초하여, 노광 장치의 프로세스 윈도우를 특정하는 예에 대해 설명한다.

또한, 전자 빔을 전자 디바이스 상에 주사함으로써 얻어지는 전자에 기초하여, 화상 데이터를 형성하는 주사 전자 현미경을 화상 형성 장치로 한 예에 대해 설명한다.

또한, 상기 형상 기준 데이터, 상기 회로 패턴, 상기 형상 오차량 측정값이나 상기 판정 결과, 특정된 상기 프로세스 윈도우 중 적어도 1개 이상의 데이터를 표시하는 화면을 구비한 화상 표시 장치로 한 예에 대해 설명한다.

또한, 상기 형상 기준 데이터를, 엣지 방향이 다른 2점 이상의 엣지군으로 구성한 예에 대해 설명한다.

이하에 설명하는 실시예에 의하면, 전자 디바이스의 회로 패턴의 제조 기준 데이터와, 전자 디바이스에 제조된 제조 조건이 다른 복수의 회로 패턴으로부터 생성된 형상 기준 데이터를 회로 패턴의 계측에 사용함으로써, 제조 기준에 대해 제조 조건이 변화된 경우의 회로 패턴의 형상 변형량을 정확하게 계측, 정량화할 수 있다.

<실시예 1>

이하, 도면을 사용해서 패턴 계측 장치 및 반도체 계측 시스템의 구체예에 대해 설명한다.

도 2는 반도체 계측 시스템의 개요를 도시하는 도면이다. 반도체 계측 시스템은 회로 패턴의 화상 데이터를 취득하는 주사형 전자 현미경(201)(Scanning Electron Microscope:이하, SEM)과 화상 데이터의 분석에 의해 회로 패턴을 검사하는 제어 장치(214)로 구성되어 있다.

SEM(201)은 전자 디바이스가 제조된 웨이퍼 등의 시료(203)에 전자선(202)을 조사하고, 시료(203)로부터 방출된 전자를 2차 전자 검출기(204)나 반사 전자 검출기(205, 206)에 의해 포착하고, A/D 변환기(207)로 디지털 신호로 변환한다. 디지털 신호는 제어 장치(214)에 입력되어 메모리(208)에 저장되고, CPU(209)나 ASIC나 FPGA 등의 화상 처리 하드웨어(210)로 목적에 따른 화상 처리가 행해져, 회로 패턴이 검사된다.

또한 제어 장치(214)는 입력 수단을 구비한 디스플레이(211)와 접속되고, 유저에 대해 화상이나 검사 결과 등을 표시하는 GUI(Graphcal User Interface) 등의 기능을 갖는다. 또한, 제어 장치(214)에 있어서의 제어의 일부 또는 전부를, CPU나 화상의 축적이 가능한 메모리를 탑재한 전자 계산기 등으로 할당하여 처리ㆍ제어하는 것도 가능하다. 또한, 제어 장치(214)는 검사에 필요하게 되는 전자 디바이스의 좌표, 검사 위치 결정에 이용하는 패턴 매칭용의 템플릿, 촬영 조건 등을 포함하는 촬상 레시피를 수동 혹은, 전자 디바이스의 설계 데이터(213)를 활용해서 작성하는 촬영 레시피 작성 장치(212)와 네트워크 또는 버스 등을 통하여 접속된다.

도 12는 제어 장치(214)에 내장되는 연산 처리 장치를 보다 상세하게 도시한 도면이다. 도 12에 예시하는 반도체 계측 시스템은, 주사 전자 현미경 본체(1201), 주사 전자 현미경 본체를 제어하는 제어 장치(1204), 제어 장치(1204)에 소정의 동작 프로그램(레시피)에 기초하여 제어 신호를 전달함과 함께, 주사 전자 현미경에 의해 얻어진 신호(2차 전자나 후방 산란 전자 등)로부터 패턴의 치수 측정이나 형상 평가를 실행하는 연산 처리 장치(1205), 반도체 디바이스의 설계 데이터가 저장된 설계 데이터 기억 매체(1215), 설계 데이터에 기초하여 패턴의 완성 결과를 시뮬레이션하는 시뮬레이터(1216) 및 소정의 반도체 평가 조건을 입력하거나, 측정 결과나 프로세스 윈도우 해석 결과를 출력하거나 하는 입출력 장치(1217)가 포함되어 있다.

연산 처리 장치(1205)는 얻어진 화상으로부터 윤곽선을 형성하는 화상 처리 장치로서 기능한다. 제어 장치(1204)는 레시피 실행부(1206)로부터의 지시에 기초하여, 주사 전자 현미경 본체(1201) 내의 시료 스테이지나 편향기를 제어하고, 원하는 위치에의 주사 영역(시야)의 위치 부여를 실행한다. 제어 장치(1204)로부터는 설정 배율이나 시야의 크기에 따른 주사 신호가 주사 편향기(1202)에 공급된다. 주사 편향기(1202)는 공급되는 신호에 따라서, 원하는 크기에 시야의 크기(배율)를 변화시킨다.

연산 처리 장치(1205)에 포함되는 화상 처리부(1207)는 주사 편향기(1202)의 주사와 동기하여, 검출기(1203)에 의한 검출 신호를 배열함으로써 얻어지는 화상의 화상 처리를 행하는 화상 처리부(1207)를 구비하고 있다. 또한, 연산 처리 장치(1205)에는 필요한 동작 프로그램이나 화상 데이터, 측정 결과 등이 기억되는 메모리(1209)가 내장되어 있다.

또한, 연산 처리 장치(1205)에는, 미리 기억된 템플릿 화상을 사용해서 템플릿 매칭을 행하는 매칭 처리부(1210), 검출 신호에 기초하여 휘도 파형 프로파일을 형성하고, 그 프로파일의 피크 사이의 치수를 측정함으로써 패턴 치수를 측정하는 1차원 치수 측정부(1211), 후술하는 바와 같이 화상 데이터로부터 윤곽선을 추출하는 윤곽선 추출부(1212), 얻어진 복수의 윤곽선에 기초하여, 하나의 윤곽선을 형성하는 합성 윤곽선 형성부(1213), 합성 윤곽선 형성부(1213)에 의해 형성된 참조 패턴 데이터를 사용해서, 2차원 형상을 평가하는 2차원 형상 평가부(1214)가 포함되어 있다.

시료로부터 방출된 전자는 검출기(1203)에 의해 포착되고, 제어 장치(1204)에 내장된 A/D 변환기로 디지털 신호로 변환된다. 화상 처리부(1207)에 내장되는 CPU, ASIC, FPGA 등의 화상 처리 하드웨어에 의해, 목적에 따른 화상 처리가 행해진다.

연산 처리 장치(1205)는 입출력 장치(1217)와 접속되고, 그 입출력 장치(1217)에 설치된 표시 장치에, 조작자에 대해 화상이나 검사 결과 등을 표시하는 GUI(Graphical User Interface) 등의 기능을 갖는다.

또한, 입출력 장치(1217)는 측정, 검사 등에 필요하게 되는 전자 디바이스의 좌표, 위치 결정에 이용하는 패턴 매칭용의 템플릿, 촬영 조건 등을 포함하는 촬상 레시피를 수동 혹은 전자 디바이스의 설계 데이터 기억 매체(1215)에 기억된 설계 데이터를 활용해서 작성하는 촬상 레시피 작성 장치로서도 기능한다.

입출력 장치(1217)는 설계 데이터에 기초하여 형성되는 선도 화상의 일부를 잘라내어, 템플릿으로 하는 템플릿 작성부를 구비하고 있고, 매칭 처리부(1210)에 있어서의 템플릿 매칭의 템플릿으로서, 메모리(1209)에 등록된다. 템플릿 매칭은 위치 정렬의 대상이 되는 촬상 화상과, 템플릿이 일치하는 개소를, 정규화 상관법 등을 사용한 일치도 판정에 기초하여 특정하는 방법이며, 매칭 처리부(1210)는 일치도 판정에 기초하여, 촬상 화상의 원하는 위치를 특정한다. 또한, 본 실시예에서는, 템플릿과 화상의 일치의 정도를 일치도나 유사도라고 하는 말로 표현하지만, 양자의 일치 정도를 나타내는 지표라고 하는 의미에서는 동일한 것이다. 또한, 불일치도나 비유사도도 일치도나 유사도의 일 형태이다.

또한, 화상 처리부(1207)에는 SEM에 의해 얻어진 신호를 적산해서 적산 화상을 형성하는 화상 적산부(1208) 및 반도체 노광 장치에 의해 형성된 패턴으로부터 적절한 노광 조건을 추출하는 노광 조건 선택부(1218)가 내장되어 있다.

윤곽선 추출부(1212)는, 예를 들어 도 13에 예시하는 바와 같은 흐름도를 따라서 화상 데이터로부터 윤곽선을 추출한다. 도 14는 그 윤곽선 추출의 개요를 도시하는 도면이다.

우선, SEM 화상을 취득한다(스텝 1501). 다음에, 화이트 밴드의 휘도 분포에 기초하여, 제1 윤곽선을 형성한다(스텝 1502). 여기서는 화이트 밴드법 등을 사용해서 엣지 검출을 행한다. 다음에, 형성된 제1 윤곽선에 대해 소정의 방향으로 휘도 분포를 구하고, 소정의 휘도값을 갖는 부분을 추출한다(스텝 1503). 여기서 말하는 부분의 소정의 방향이란, 제1 윤곽선에 대해 수직인 방향인 것이 바람직하다. 도 16에 예시한 바와 같이, 라인 패턴(1601)의 화이트 밴드(1602)에 기초하여, 제1 윤곽선(1603)을 형성하고, 그 제1 윤곽선(1603)에 대해, 휘도 분포 취득 영역(1604 내지 1606)을 설정함으로써, 제1 윤곽선에 대해 수직인 방향의 휘도 분포(1607 내지 1609)를 취득한다.

제1 윤곽선(1603)은 거친 윤곽선이지만, 패턴의 대략 형상을 나타내고 있으므로, 이 윤곽선을 기준으로서 보다 고정밀도인 윤곽선을 형성하기 위해, 그 윤곽선을 기준으로서 휘도 분포를 검출한다. 윤곽선에 대해 수직 방향으로 휘도 분포를 검출함으로써, 프로파일의 피크 폭을 좁힐 수 있어, 결과적으로 정확한 피크 위치 등을 검출하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어 피크 톱의 위치를 서로 연결시키도록 하면, 고정밀도인 윤곽선(제2 윤곽선)을 형성하는(스텝 1505) 것이 가능하게 된다. 또한, 피크 톱을 검출하는 것이 아니라, 소정의 밝기 부분을 서로 연결시키도록 하여, 윤곽선을 형성하도록 해도 좋다.

또한, 제2 윤곽선을 작성하기 위해, 제1 윤곽선(1603)에 대해, 수직인 방향으로 전자 빔을 주사함으로써 프로파일을 형성(스텝 1604)하고, 그 프로파일에 기초하여, 제2 윤곽선 형성하는 것도 가능하다.

도 10은 반도체 패턴의 계측 공정을 도시하는 흐름도이다. 본 실시예에서는 리소그래피 프로세스 검증 시에 행해지는 프로세스 윈도우의 특정 작업에, 반도체 계측을 적용하는 예를 설명한다. 프로세스 윈도우란, 양품의 회로 패턴이 제조 가능한 노광 장치의 조건 범위이다.

프로세스 윈도우의 특정에는, 통상, 라인 패턴 측정에 의한 치수값이 이용되지만, 본 실시예에서는 노광 베스트 조건 하에서의 회로 패턴을 기준 패턴으로서, 후술하는 FEM(Focus Exposure Matrix) 웨이퍼 상의 회로 패턴과 비교하고, 비교 결과로부터 양품 패턴을 특정하고, 특정한 회로 패턴의 제조 조건 범위를 프로세스 윈도우의 특정에 이용하는 예를 설명한다.

FEM 웨이퍼란 프로세스 윈도우를 해석하기 위한 웨이퍼이다. FEM 웨이퍼에는 노광 장치의 포커스량(Focus)과 도우즈량(Dose)을 소정의 간격으로 단계적으로 바꾸어서 제조한 회로 패턴이 복수개 제조되어 있다.

최초로 오퍼레이터가 촬영 레시피 작성 장치(212)를 이용해서 FEM 웨이퍼 상의 회로 패턴을 촬영, 계측하기 위한 검사 조건을 설정한다(스텝 1001). 검사 조건이란, SEM(201)의 촬영 배율이나 검사 대상이 되는 회로 패턴의 좌표(이하, 검사 좌표로 함) 등이다.

다음에 설정된 검사 조건에 기초하여, 촬영 레시피를 생성한다(스텝 1002). 촬영 레시피는 SEM(201)을 제어하기 위한 데이터이며, 검사 오퍼레이터가 설정한 검사 조건이나, 촬영 화상으로부터 검사 위치를 특정하기 위한 템플릿이 정의된다. 다음에 레시피에 기초하여, SEM(201)에 의해 회로 패턴을 촬영하고, 위치 결정용의 템플릿을 사용해서 패턴 매칭을 행하여, 촬영 화상 내의 검사 포인트를 특정한다(스텝 1003).

검사 대상이 되는 회로 패턴의 촬영이 종료된 후, 기준 패턴을 생성한다(스텝 1004). 기준 패턴의 생성 수순을 도 1의 흐름도에 도시된다. 최초로, 제조 조건이 다른 복수의 화상 데이터를 분석하고, 프로세스 윈도우 특정한 기준 조건이 되는 베스트 조건을 결정한다(스텝 101). 다음에 베스트 조건에 가까운 조건에 의해 제조된 복수의 회로 패턴의 화상 데이터를 결정한다(스텝 102). 마지막으로 베스트 조건과 복수의 회로 패턴의 화상 데이터를 사용해서 기준 패턴을 생성한다(스텝 103). 이하, 스텝 101 내지 103을 구체적으로 설명한다.

[제조 장치의 베스트 조건의 결정(스텝 101)]

베스트 조건이란, 포커스량과 도우즈량 각각에 대한 최적인 조건(베스트 포커스, 베스트 도우즈)이다. 도 4의 (a)를 사용해서, 회로 패턴의 CD값(회로 패턴의 치수값)으로부터 베스트 포커스를 구하는 방법을 설명한다. 최초로 1차원 치수 측정부(1211)에 의해, 포커스량이 다른 회로 패턴(401)의 치수값(CD)을 CD-SEM에 의해 각각 계측하고, 회로 패턴의 치수값(402)을 그래프로 플롯한다. 다음에 노광 조건 선택부(1218)에서는, 곡선 피팅을 행하여 곡선의 피크 위치를 구한다. 이 피크 위치의 포커스 조건을 베스트 포커스(403)로 한다. FEM 웨이퍼에 제조할 수 있는 회로 패턴의 수에는 한계가 있고, 또한, 개개의 회로 패턴에는 형상의 요동이 있으므로, 수㎛ 스텝으로 포커스량을 바꾸어서 제조한 회로 패턴의 계측 결과와 곡선 피팅을 조합한 추정에 의해, 베스트 포커스를 결정하도록 해도 좋다. 이와 같이 소정의 조건을 만족하는 포커스점을 베스트 포커스점으로서 결정한다.

다음에 도 4의 (b)를 사용해서 베스트 도우즈의 결정 방법을 설명한다. 베스트 도우즈에 대해서는, 베스트 포커스점에서, 도우즈량을 바꾼 복수의 회로 패턴의 치수값(404)을 계측하고, 그래프로 플롯한다. 도우즈량을 바꾸면 회로 패턴의 치수가 리니어하게 증감한다. 이로 인해, 계측된 복수의 CD값의 직선 피팅을 행하고, 제조 목표의 CD값에 대응한 도우즈 조건(405)을 베스트 도우즈로 한다.

도 5에 FEM 웨이퍼 상의 회로 패턴(501)과, 상기의 CD 계측 결과의 분석에 의해 특정된 베스트 조건(502)의 관계를 나타낸다. 포커스 방향의 회로 패턴의 간격은, 포커스 스텝량(505), 도우즈 방향의 회로 패턴의 간격은, 도우즈 스텝량(504)이다. 전술한 바와 같이 베스트 조건은 근사식에 의해 결정되므로, 제조된 회로 패턴의 제조 조건과는 일치하지 않는 케이스가 많다. 본 실시예에서는, 피팅 등에 의해, 베스트 조건을 구하고 있으므로, 스텝을 정밀하게 나누지 않고, 적정한 노광 조건을 추출할 수 있다.

[기준 조건에 가까운 회로 패턴군의 결정(스텝 102)]

다음에, 노광 조건 선택부(1218)는 기준 패턴의 생성에 사용하는 회로 패턴군을 결정한다. 회로 패턴군이란, 도 5와 같이 베스트 조건에 가까운 조건에 의해 제조된 복수의 회로 패턴(503, 506, 507, 508)이다. 또한, 도 5의 예에서는 4점의 측정점에서 얻어진 화상을 선택하는 케이스를 예시하고 있지만, 베스트 조건(502)이, 예를 들어 패턴(507)과 패턴(508)을 연결하는 직선 상이며, 그 중간에 있는 경우는, 패턴(507)과 패턴(508)을 선택하도록 해도 좋다. 또한, 베스트 조건에 가까운 조건의 선택은, 예를 들어 베스트 조건에 인접하는 소정수의 제조 조건을 선택하도록 해도 좋고, 베스트 조건을 중심으로 한 소정의 제조 조건 범위에 포함되는 제조 조건을 선택하도록 해도 좋다.

이와 같이 소정 조건을 만족하는 제조 조건을 선택한다.

[기준 패턴의 생성(스텝 103)]

다음에 복수의 회로 패턴과, 베스트 조건의 정보에 기초하여 회로 패턴의 계측에 사용하는 베스트 조건 하의 기준 패턴을 생성한다. 본 예에서는, 제조된 회로 패턴의 포커스 조건(f1)과 베스트 포커스가 일치한 상태이며, 제조된 회로 패턴의 도우즈 조건 2점간(d1, d2)의 사이에 베스트 도우즈가 존재하는 예에 대해 설명한다. 도 5에 예시하는 FEM 웨이퍼의 경우, 예를 들어 베스트 포커스가 패턴(507, 508)과 동일하고, 베스트 도우즈가 패턴(507)과 패턴(508) 사이에 임의의 상태가 된다.

상기 조건의 경우는, 제조 조건 A(f1, d1), 제조 조건 B(f1, d2)에 의해 제조된 2점의 회로 패턴을 사용해서 베스트 조건의 기준 패턴을 생성한다. 도 3은 제조 조건 A의 회로 패턴(302)과 제조 조건 B의 회로 패턴(301)을 도시한 것이다. 이 2개의 회로 패턴으로부터 파선으로 나타낸 베스트 조건의 기준 패턴(303)을 생성한다. 매칭 처리부(1210)에서는 회로 패턴(301)의 데이터와 회로 패턴(302)의 데이터 사이에서 매칭을 행하고, 게다가, 제조 조건 A의 회로 패턴(302)을 구성하는 엣지점(305)과, 제조 조건 B의 회로 패턴(301)을 구성하는 엣지점(306)의 대응(correspondence)을 행하고, 그 엣지점을 연결하는 직선 상에 기준 패턴의 엣지점을 설정한다. 엣지점의 대응은 예를 들어 대응원의 엣지에 가장 근접한 대응처의 엣지를 탐색함으로써 구할 수 있다. 또한, 대응원의 엣지의 법선 방향에 존재하는 대응처의 엣지점을 탐색함으로써 구할 수도 있다.

기준 패턴의 엣지점은 베스트 도우즈, 베스트 포커스에 대한 제조 조건 A의 도우즈량, 포커스량의 오차와, 베스트 도우즈, 베스트 포커스에 대한 제조 조건 B의 도우즈량, 포커스량의 오차에 기초하여 결정한다. 구체적으로는, 베스트 도우즈가 제조 조건 A와 제조 조건 B의 중간에 있던 경우, 제조 조건 A의 회로 패턴(302)의 엣지점(305)과 제조 조건 B의 회로 패턴(301)의 엣지점(306)의 중심 위치(307)에 기준 패턴의 엣지점을 결정한다. 또한, 베스트 도우즈가, 제조 조건 A와 제조 조건 B의 간격의 4:6의 포인트에 위치하고 있는 경우는, 제조 조건 A의 회로 패턴(302)의 엣지점(305)과 제조 조건 B의 회로 패턴(301)의 엣지점(306)을 연결하는 직선의 4:6의 위치에 기준 패턴의 엣지점을 결정한다.

이와 같이 베스트 조건에 대한 회로 패턴의 제조 조건의 오차와 제조된 복수의 회로 패턴의 엣지 위치에 기초하여 기준 패턴을 생성한다.

상술한 예에서는, 베스트 조건이 베스트 포커스와 일치하고 있는 경우를 설명했지만, 도 5와 같이 베스트 포커스, 베스트 도우즈가 모두 제조 조건과는 일치하지 않는 경우에서도, 베스트 조건을 둘러싸는 4점이나, 16점의 제조 조건의 회로 패턴을 사용해서, 베스트 조건에 대한 제조 조건의 오차에 기초하는 가중치와 각각의 회로 패턴의 엣지 위치의 보간 처리에 의해 베스트 조건의 기준 패턴을 생성할 수 있다. 또한, 베스트 조건과 실제 패턴의 제조 조건의 차가 작은 경우(예를 들어 치수차가 소정값 이하인 경우)이며, 실제 패턴의 제조 조건이 실질적으로 베스트 조건으로 간주할 수 있는 경우는, 취득 완료의 촬상 화상을 기준 패턴으로 하도록 해도 좋다.

이와 같이 복수의 좌표점과 가중 계수를 사용한 보간 처리를 행하여, 1점의 좌표점을 결정하는 방법은 다양한 방법이 제안되어 있으므로, 이를 한정하는 것은 아니다. 이와 같은 기준 패턴의 엣지점 결정을 회로 패턴 전체에 대해 행하여, 기준 패턴을 생성한다.

다음에 생성된 베스트 조건의 기준 패턴과 제조 조건이 다른 복수의 회로 패턴을 비교하여, 형상 오차를 계측한다(1005). 계측값은 기준 패턴과 회로 패턴의 엣지점 간격에 기초하는 값이다. 엣지 1점의 형상 오차이어도 좋고, 연속된 복수의 엣지점의 형상 오차의 통계값이어도 좋다.

다음에 계측값과 허용되는 형상 오차량을 비교하고, 양품의 회로 패턴을 특정하고, 프로세스 윈도우를 특정한다(1006). 프로세스 윈도우의 예를 도 9에 도시한다. 양품이 제조되어 있는 제조 조건의 범위 901 내에 설정할 수 있는 최대 직사각형을 프로세스 윈도우(902)로서 정의한 예이다. 이와 같은 프로세스 윈도우(902)를 디스플레이(211)에 표시함으로써, 검사 오퍼레이터가 계측 결과를 시각적으로 확인할 수 있다.

또한, 지금까지 주로 윤곽선 데이터에 기초하여, 기준 패턴을 작성하는 예에 대해 설명했지만, 윤곽선 데이터 대신에, SEM 화상 데이터를 사용해서, 기준 패턴을 작성할 수도 있다. 도 14는 SEM 화상 데이터에 기초하여, 기준 패턴을 작성하는 공정을 도시하는 도면이다. SEM 화상군(1401)은, 예를 들어 도 5에 예시한 회로 패턴(501, 503, 507, 508)의 SEM 화상이다. 윤곽선 데이터에 기초하여 기준 패턴을 작성한 경우와 마찬가지로, SEM 화상의 취득 후, 1차원 치수 측정부(1211) 등으로, 다른 제조 조건에 의해 작성된 패턴의 측정을 행함으로써 베스트 조건(502)을 결정한다. 노광 조건 선택부(1218) 등에서는, 베스트 조건(502)의 위치 정보를 화상 적산부(1208)의 가중 계수 선택부(1402)에 전달하고, 가중 계수 선택부(1402)는 베스트 조건의 위치에 따라서, 각 SEM 화상에 대해, 적산 시의 가중 계수를 설정한다.

윤곽선 데이터에 기초하여 기준 패턴을 형성하는 경우에는, 복수의 윤곽선의 대응점 사이의 위치를 결정하기 위해, 베스트 조건의 위치 정보를 사용했지만, SEM 화상 데이터에 기초하여 기준 패턴을 형성하는 경우에는, 복수의 화상 데이터를 적산하는 경우의 가중 계수를 결정하기 위해, 베스트 조건의 위치 정보를 사용한다. 이 경우, 베스트 조건에 가까운 SEM 화상 정도, 가중치가 강해지도록, 계수를 선택한다. 이 계수는 베스트 조건의 위치와 계수를 관련지어서 기억하는 데이터베이스를 참조해도 좋고, 가중 계수와 베스트 조건의 위치의 관련식을 미리 준비하여, 연산에 의해 구하도록 해도 좋다.

이상과 같이 하여 각 화상 데이터로 할당된 가중 계수를 반영하여, 적산 처리부(1403)에 의해 화상 적산 처리를 실행한다. 적산 화상은 베스트 조건의 위치에 따른 비율을 사용해서 작성되어 있으므로, 베스트 조건에 가까운 패턴의 화상을 작성하는 것이 가능하게 된다.

이상과 같이 하여 작성한 적산 화상을, 필요에 따라서 윤곽선 추출부(1212)에 의해 윤곽선 데이터화하고, 기준 패턴(1404)으로서 소정의 기억 매체[예를 들어 메모리(1209)]에 기억한다.

도 13은 SEM 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터에 기초하여, 기준 패턴을 작성하는 공정을 도시하는 흐름도이다. 우선, 전자 현미경의 시료실에 FEM 웨이퍼를 도입하고, 다른 노광 조건 영역마다, 소정의 패턴의 측정을 실행한다(스텝 1301, 1302). 소정의 대상 패턴의 측정이 종료되면, 상술한 바와 같이 피팅 등에 의해, 베스트 조건을 선택한다(스텝 1303). 이때 베스트 조건이 웨이퍼 상의 패턴을 작성한 제조 조건과 거의 일치한(예를 들어 베스트 포커스 조건에 의해 작성되었다고 추정할 수 있는 패턴 치수와, 웨이퍼 상의 패턴 치수가 일치한) 경우에는, 그 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터에 기초하여, 기준 패턴을 작성한다(스텝 1305). 한편, 베스트 조건과, 실제로 FEM 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 제조 조건 사이에 괴리가 있는 경우는, 상술한 바와 같이 복수의 제조 조건에 의해 생성된 복수의 패턴의 화상, 혹은 윤곽선 데이터에 기초하여, 기준 패턴을 작성한다(스텝 1304, 1305).

이상과 같이 하여 생성된 기준 데이터를 레시피 등록하고, 그 후의 측정에 적용한다(스텝 1307).

<실시예 2>

실시예 1에서는 베스트 조건의 결정에 CD값을 사용했지만, 복잡한 형상을 갖는 2차원의 회로 패턴으로는 CD값을 정확하게 계측할 수 없는 케이스가 있다. 2차원의 회로 패턴의 형상 변형을 근거로 한 프로세스 윈도우 결정법을 본 실시예에서 설명한다. 또한, 베스트 조건 결정 이후의 계측 및 판정 처리는, 실시예 1과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

도 6은 설계 패턴을 이용한 베스트 조건 하의 기준 패턴 생성 수순의 흐름도이다. 또한, 설계 패턴 이외에도 제조 목표의 형상을 정확하게 나타낸 광학 시뮬레이션에 의한 시뮬레이션 패턴이나 골든 패턴을 이용할 수도 있다.

최초로 설계 패턴과 FEM 상의 회로 패턴의 형상 오차 지표를 산출한다(601). 형상 오차는, 도 7에 도시한 바와 같이 설계 패턴(701)과 회로 패턴(702)의 엣지점 사이의 오차량(703)이다. 형상 오차 지표는, 계측 영역에 존재하는 각 엣지점 사이의 오차의 평균값이나 계측 영역 내의 오차의 최대값이나 최소값 등의 설계 패턴과 회로 패턴의 형상 오차량을 나타내는 값이다. 또한, 설계 패턴과는 통상 벡터 데이터인 GDS 데이터 등의 정보를 선도화한 도형 데이터이다.

단, 설계 패턴의 코너부의 형상과 웨이퍼에 제조되는 코너부의 형상은 원래 다르므로, 코너 부위를 제외한 부위를, 형상 지표 산출 영역(704)으로서 형상 오차 지표를 산출한다. 이와 같은 형상 오차 지표의 산출 영역은 입력 수단을 구비한 디스플레이(211)를 이용해서 검사 오퍼레이터를 설정할 수 있는 것으로 한다. 또한, 설계 패턴의 정점으로부터 수㎚ 이내의 부위를 코너로 하는 룰에 기초하여, 설계 패턴을 분석하고, 코너부를 제외한 형상 오차 지표의 산출 에어리어를 자동으로 구함으로써, 상기와 같은 검사 오퍼레이터의 작업 부담을 경감할 수도 있다. 또한, 형상 오차는 설계 패턴의 회로 패턴의 엣지가 존재하는 경우와, 설계 패턴의 외측에 회로 패턴의 엣지가 존재하는 경우에, 오차량의 부호를 바꾸어서 산출한다.

도 8의 (a)는 FEM 웨이퍼 상의 회로 패턴의 형상 오차 지표(계측 영역 내의 오차 평균)를 곡선 근사시켜 그래프화한 예를 도시하고 있다. 포커스 방향으로 포물선을 그리는 결과를 얻을 수 있다. 이 포물선의 피크 위치를 2차원 회로 패턴의 베스트 포커스 포인트로 한다(602).

다음에 베스트 포커스 포인트로, 도우즈량이 다른 복수의 회로 패턴에 대해, 설계 패턴과 회로 패턴의 비교를 행하여, 형상 일치 지표를 산출한다(603). 형상 일치 지표도 형상 오차 지표와 마찬가지로 설계 패턴(701)과 회로 패턴(702)의 엣지점 사이의 오차량(703)에 기초하는 값이며, 예를 들어 계측 영역에 존재하는 각 엣지점 사이의 오차의 평균값이나 최대값, 최소값 등이다.

또한, 설계 패턴의 회로 패턴의 엣지가 존재하는 경우와, 설계 패턴의 외측에 회로 패턴의 엣지가 존재하는 경우에 대해서는 구별하지 않고, 부호 없이 오차량을 산출한다. 또한 베스트 포커스의 특정과 마찬가지로 코너를 제외한 부위를 계측 대상으로서 형상 일치 지표를 산출한다.

도 8의 (b)는 베스트 포커스점의 도우즈량이 다른 복수의 회로 패턴의 형상 일치 지표를 곡선 근사시켜 그래프화한 예이다. 도우즈 방향으로 포물선을 그리는 결과를 얻을 수 있다. 이 포물선의 피크 위치, 즉, 설계 패턴과의 형상 오차가 가장 작은 포인트를 2차원적인 회로 패턴의 베스트 도우즈로서 결정한다(604).

마지막으로 상기와 같이 구한 베스트 조건과, 그 조건에 가까운 복수의 회로 패턴을 사용해서 실시예 1에서 설명한 방법으로 기준 패턴을 생성한다(605).

또한, 본 실시예에서는 최초로 베스트 포커스를 특정한 후, 베스트 도우즈를 특정하는 예를 나타냈지만, 상기 설명한 방법으로, 베스트 도우즈를 특정한 후, 베스트 도우즈 포인트에 대해 상기 설명한 방법으로 베스트 포커스를 특정하는 것도 가능하다.

또한, 도 11과 같이, 상기 설명한 기준 회로 패턴(1102)과 회로 패턴(1103)의 중첩 윈도우(1101)나 회로 패턴(1103)과 기준 회로 패턴(1102)의 비교에 의한 계측값(1105), 계측 영역(1104) 등을 디스플레이(211)에 표시함으로써, 검사 오퍼레이터가 검사의 진척 및 검사 결과를 신속히 확인할 수 있다.

201 : SEM
202 : 전자선
203 : 시료
204 : 2차 전자 검출기
205 : 반사 전자 검출기 1
206 : 반사 전자 검출기 2
207 : A/D 변환기
208 : 메모리
209 : CPU
210 : 화상 처리 하드웨어
211 : 디스플레이
212 : 촬영 레시피 작성 장치
213 : 설계 데이터
301, 302, 401, 501, 503, 702, 1103 : 회로 패턴
303 : 기준 패턴
304 : 엣지 대응점 사이의 직선
305, 306 : 엣지점
307 : 중심 위치
308 : 제조 조건 B와 기준 조건의 차분
309 : 제조 조건 A와 기준 조건의 차분
402, 404 : 회로 패턴의 치수값
403 : 베스트 포커스
405 : 도우즈 조건
502 : 베스트 조건
504 : 도우즈 스텝량
505 : 포커스 스텝량
701 : 설계 패턴
703 : 엣지점 사이의 오차량
704 : 형상 지표 산출 영역
801 : 포커스 방향의 근사 곡선
802 : 베스트 포커스 포인트
803 : 도우즈 방향의 근사 곡선
804 : 베스트 포커스 포인트
901 : 제조 조건의 범위
902 : 프로세스 윈도우
1101 : 기준 회로 패턴과 회로 패턴의 중첩 윈도우
1102 : 기준 회로 패턴
1104 : 계측 영역
1105 : 계측 결과 윈도우

Claims

하전 입자선 장치에 의해 얻어진 화상에 기초하여, 시료 상에 형성된 패턴의 측정을 행하는 연산 처리 장치를 구비한 패턴 계측 장치로서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 제조 장치의 제조 조건이 다른 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터를 취득 또는 생성하고, 다른 제조 조건의 화상 데이터 혹은 윤곽선 데이터를 사용하여 상기 제조 조건마다 회로 패턴의 측정값을 구하고, 상기 제조 조건의 측정값에 기초하여 형성되는 상기 측정값과 제조 조건과의 관계를 나타내는 함수로부터, 상기 제조 조건이 최적이 되는 베스트 제조 조건을 구하고, 상기 베스트 제조 조건에 대응하는 상기 측정값으로부터 선택되는 위치에 엣지가 위치하도록 회로 패턴의 계측에 사용하는 기준 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터의 치수 측정 결과에 기초하여, 소정 조건을 만족하는 복수의 제조 조건을 선택하고, 그 복수의 제조 조건에 의해 형성된 복수의 패턴의 상기 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터로부터, 상기 기준 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터의 치수 측정 결과에 기초하여, 소정 조건을 만족하는 제조 조건을 선택하고, 그 소정 조건을 만족하는 제조 조건에 가까운 소정수, 혹은 소정 범위의 패턴의 상기 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터로부터, 상기 기준 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 제조 장치의 포커스 조건과 도우즈 조건의 조합이 다른 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터를 사용해서, 각각의 회로 패턴의 치수를 측정하고, 그 복수의 회로 패턴의 치수 측정 결과에 기초하여, 베스트 포커스 조건 및 베스트 도우즈 조건을 구하고, 그 베스트 포커스 조건 및 베스트 도우즈 조건의 포커스 및 도우즈 맵 상의 위치에 따라서, 상기 윤곽선 데이터의 엣지 위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터의 치수 측정 결과에 기초하여, 베스트의 제조 조건에 근접하는 적어도 2개의 제조 조건에 의해 형성되는 패턴의 윤곽선 데이터를 생성 혹은 선택하고, 그 2개의 윤곽선의 대응점을 구하고, 그 대응점 사이이며, 상기 베스트의 제조 조건에 따른 위치에 엣지점을 설정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터와, 설계 데이터에 기초하는 도형 데이터 사이의 형상차 측정 결과에 기초하여, 소정 조건을 만족하는 복수의 제조 조건을 선택하고, 그 복수의 제조 조건에 의해 형성된 복수의 패턴의 상기 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터로부터, 상기 기준 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터와, 설계 데이터에 기초하는 도형 데이터 사이의 형상차 측정 결과에 기초하여, 소정 조건을 만족하는 제조 조건을 선택하고, 그 소정 조건을 만족하는 제조 조건에 가까운 소정수, 혹은 소정 범위의 패턴의 상기 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터로부터, 상기 기준 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 제조 장치의 포커스 조건과 도우즈 조건의 조합이 다른 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터를 사용해서, 각각의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터와, 설계 데이터에 기초하는 도형 데이터 사이의 형상차 측정을 행하고, 그 복수의 회로 패턴의 형상차 측정 결과에 기초하여, 베스트 포커스 조건 및 베스트 도우즈 조건을 구하고, 그 베스트 포커스 조건 및 베스트 도우즈 조건의 포커스 및 도우즈 맵 상의 위치에 따라서, 상기 윤곽선 데이터의 엣지 위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터와, 설계 데이터에 기초하는 도형 데이터 사이의 형상차 측정 결과에 기초하여, 베스트의 제조 조건에 근접하는 적어도 2개의 제조 조건에 의해 형성되는 패턴의 윤곽선 데이터를 생성 혹은 선택하고, 그 2개의 윤곽선의 대응점을 구하고, 그 대응점 사이이며, 상기 베스트의 제조 조건에 따른 위치에 엣지점을 설정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터와, 설계 데이터에 기초하는 도형 데이터 사이의 형상차 측정을, 그 회로 패턴의 코너부를 포함하는 영역을 제외한 부분에 대해 실시하고, 그 형상차 측정에 기초하여, 상기 기준 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 제조 장치의 제조 조건이 다른 복수의 회로 패턴의 윤곽선 데이터를 생성하고, 그 복수의 윤곽선 데이터의 대응점 사이에, 그 윤곽선 데이터에 의해 나타내어지는 패턴의 제조 조건과, 그 윤곽선 데이터에 기초하여 구해지는 제조 조건의 차분에 기초하여, 엣지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제11항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 차분에 따른 보간 연산에 의해, 상기 엣지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 기준 데이터와, 복수의 제조 조건에 의해 제조된 회로 패턴의 형상을 비교하고, 형상 오차량을 계측하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제13항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 형상 오차량과, 소정의 허용 오차량의 비교에 기초하여, 패턴의 양품을 특정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 기준 데이터와, 복수의 제조 조건에 의해 제조된 회로 패턴의 비교에 기초하여, 노광 장치의 프로세스 윈도우를 결정하는 것을 특징으로 하는 패턴 계측 장치.
시료에 하전 입자선을 조사함으로써 얻어지는 화상을 형성하는 하전 입자선 장치와, 그 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 화상에 기초하여, 시료 상에 형성된 패턴의 측정을 행하는 연산 처리 장치를 구비한 반도체 계측 시스템으로서,
상기 연산 처리 장치는, 상기 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 화상 신호에 기초하여, 제조 장치의 제조 조건이 다른 복수의 회로 패턴의 화상 데이터, 혹은 윤곽선 데이터를 취득 또는 생성하고, 다른 제조 조건의 화상 데이터 혹은 윤곽선 데이터를 사용하여 상기 제조 조건마다 회로 패턴의 측정값을 구하고, 상기 제조 조건의 측정값에 기초하여 형성되는 상기 측정값과 제조 조건과의 관계를 나타내는 함수로부터, 상기 제조 조건이 최적이 되는 베스트 제조 조건을 구하고, 상기 베스트 제조 조건에 대응하는 상기 측정값으로부터 선택되는 위치에 엣지가 위치하도록 회로 패턴의 계측에 사용하는 기준 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 반도체 계측 시스템.
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