説明

パターン画像取得方法およびパターン画像取得装置

【目的】本発明は、検出対象のパターンのパターン画像を取得するパターン画像取得方法およびパターン画像取得装置に関し、マスクなどの検出対象のパターンに対して回転させて平行とならないようにしてビームを走査しそのときの信号を検出してエッジ検出してパターン画像を取得し、迅速かつ安定かつ高精度にパターン画像を取得することを目的とする。
【構成】 検出対象のパターンと平行とならないようにビームの走査方向あるいは検出対象のパターンを回転させるステップと、検出対象のパターンと平行とならないようにビームの走査方向が回転された状態で、パターンを異なる位置で横切る複数本の走査を行ってラインプロファイルを取得するステップと、取得したラインプロファイルをもとにパターンのエッジ位置を検出するステップとを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検出対象のパターンのパターン画像を取得するパターン画像取得方法およびパターン画像取得装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、走査型電子顕微鏡を用いて細い電子線ビームを、マスクのパターンを横切るように異なる位置で複数の走査をしてそのときに取得した2次電子の複数本のラインプロファイルから当該パターンのエッジ位置をそれぞれ検出し、当該エッジ位置をもとにパターンの測長を行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
このため、電子線ビームがマスクのパターンを横切る部分とほぼ平行となってしまう部分ではエッジ位置の検出精度が低下してしまうという問題があった。
【0004】
また、電子線ビームがパターンを横切る部分がほぼ平行となってしまう部分について、直角方向に走査していたのでは、余分の時間が必要となり、迅速にエッジ位置の検出ができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、これらの問題を解決するため、マスクなどの検出対象のパターンに対して回転させて平行とならないようにしてビームを走査しそのときの信号を検出してエッジ検出してパターン画像を取得するようにしている。
【発明の効果】
【0006】
本発明は、マスクなどの検出対象のパターンに対して回転させて平行とならないようにしてビームを走査しそのときの信号を検出してエッジ検出してパターン画像を取得することにより、迅速かつ安定かつ高精度にパターン画像を取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
本発明は、マスクなどの検出対象のパターンに対して回転させて平行とならないようにしてビームを走査しそのときの信号を検出してエッジ検出してパターン画像を取得し、迅速かつ安定かつ高精度にパターン画像の取得を実現した。
【実施例1】
【0008】
図1は、本発明のシステム構成図を示す。
図1において、電子光学系1は、細く絞った電子線ビームなどの荷電粒子線ビームを試料5の表面に照射しつつ平面走査し、放出された2次電子、光、反射された反射電子、更に、吸収された電子を検出し、表示装置20の画面上に試料5の拡大された画像を表示させるための公知のものである。
【0009】
偏向系2は、細く絞った荷電粒子線ビームを試料5の表面に照射した状態で、X方向およびY方向に走査するための公知のものである。
【0010】
検出器3は、細く絞った荷電粒子線ビームを試料5に照射しつつ平面走査したときに放出された2次電子あるいは反射された反射電子を検出する公知のものであって、2次電子検出器,反射電子検出器などである。
【0011】
試料室4は、試料5を真空中に保持するものであって、図示外の排気系で真空排気される公知の部屋である。
【0012】
試料5は、欠陥を検査する対象の試料などであって、例えばLSI作成時に、ウェハにパターンを転写するマスクなどである。
【0013】
回転機構6は、試料5を任意の角度(例えば45°など)に回転する機構である。
ステージ7は、回転機構6を介して試料5を搭載し、X、Y、Z方向に精密移動する機構である。尚、図示しないが、ステージ7(あるいは試料5)に反射鏡を取り付けて公知のレーザ干渉計で精密に位置測定を行い、所定の位置(座標)に移動するようにしている。
【0014】
PC11は、パソコンであって、プログラムに従い各種処理を実行するものであり、ここでは、位置合わせ手段12、回転手段13、測定手段14、表示手段16、設計データファイル17、画像ファイル18、測定結果ファイル19、表示装置20、および入力装置21などから構成されるものである。
【0015】
位置合わせ手段12は、マスクと、設計データ上の該当パターンとの位置合わせを行うものである(図2から図4参照)。
【0016】
回転手段13は、パターンを走査するビームの方向を回転させるものである(図2から図4参照)。ビームの走査方向を回転させるように指示、あるいは回転機構6に試料5を回転させるように指示し、結果としてビームがパターンを走査する方向を回転させるものである。
【0017】
測定手段14は、パターンの寸法などを測定するものである(図2から図4参照)。
表示手段16は、画像、パターン画像を表示したり、回転手段13で回転させた角度だけ逆方向に回転させたパターン画像を表示したりなどするものである(図2から図4参照)。
【0018】
設計データファイル17は、マスクのパターンの設計データ(CADデータ)を格納したものである。
【0019】
画像ファイル18は、マスクのパターンについて荷電粒子線ビームで走査して発生された2次電子などを検出して生成した画像を保存するものである。
【0020】
測定結果ファイル19は、測定結果を保存するものである。
表示装置20は、画像、パターン画像などを表示するものである。
【0021】
入力装置21は、各種指示やデータを入力するものであって、マウスやキーボードなどである。
【0022】
次に、図2のフローチャートの順番に従い、図1の構成の動作を詳細に説明する。
図2は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
【0023】
図2において、S1は、設計データ上で、測定対象のパターンを指定する。これは、図1の設計データファイル17に格納されている設計データ(CADデータ)上の測定対象のパターン(領域)を指定する。
【0024】
S2は、設計データとマスクの位置合わせを行う。これは、S1で指定された設計データ上の測定対象の領域(パターン)と、当該設計データをもとに描画されたマスク上のパターンとの位置合わせを行う(例えばマスク上の3つのアライメントマークをもとに両者の位置合わせを行う)。
【0025】
S3は、走査幅変更か判別する。これは、パターンを後述するS5で例えば45°傾けて走査するのでこのときにパターンのエッジ部分で同じ走査幅(走査間隔)となるようにライン走査の幅を変更するかなどを判別する。YESの場合には、S4でスキャン幅を変更し、S5に進む。NOの場合には、そのままS5に進む。
【0026】
以上のS1からS4によって、通常(デフォルト)の走査幅で走査方向を後述するS5で例えば45°回転させたときの走査幅を元(デフォルト)と同じあるいは回転後に走査幅が同じになるように走査幅の変更を行うことが可能となる。
【0027】
S5は、45°回転する。これは、1例として、走査方向をマスクのパターンに対して相対的に45°回転する(図4の(b)参照)。
【0028】
S6は、画像取得し、メモリに格納する。これは、図4の(a)のマスク上のパターンに対して45°回転した走査方向(図4の(b))で当該マスクの画像を取得してメモリに格納する。
【0029】
S7は、測定方向にエッジ検出する。これは。S6でメモリに格納した例えば図4の(b)の画像を取り出して公知のエッジ検出(ラインプロファイルが例えば所定閾値を横切る点の座標に所定オフセットを加算した点をエッジとして検出)する。
【0030】
S8は、直線近似する。これは、S7でパターンのエッジ検出した複数のエッジ座標について公知の直線近似し、当該パターンのエッジを検出する(図4の(c)の直線近似参照)。
【0031】
S9は、寸法測定する。これは、S8で直線近似して算出した当該直線の間の距離を測定して当該パターンの幅などを測定する。
【0032】
S10は、3σ算出する。これは、S8で直線近似した後の直線をもとに当該直線近似に用いた複数のエッジの座標について公知の偏差(3σ)を算出する、
S11は、3σが所定値以下か判別する。YESの場合には、3σが所定値以下でエッジ座標の偏差が小さく、測定結果が信頼できると判明したので、終了する。NOの場合には、3σが所定値以上でエッジ座標の偏差が大きく、測定結果が信頼できないと判明したので、S12で走査間隔を狭める、又は、角度(回転角度)を変更し、S6以降を繰り返す。これは、ライン走査の間隔を狭めて回転させてパターンを横切る数を増加させてエッジの測定精度を向上させて3σを所定値以下になるようにしたり、又は、走査方向の角度が最適範囲になかったので回転角度を変更(10度変更、−10度変更、更にだめなときは20度変更、−20度変更と繰り返す)して3σが所定値以下になるようにする。
【0033】
以上によって、マスクのパターン上を走査方向が当初図4の(a)に示すように、パターンの1辺に平行であって、当該平行なパターンの端のエッジ座標の検出精度が悪い場合であっても、45°走査方向を回転して図4の(b)のようにして画像を取得してエッジ検出、更に、複数エッジ座標を直線近似して当該直線の間の距離を測定してパターンの幅の測定などを行うことにより、1回の複数の走査ラインによって画像を取得(複数のラインプロファイルからなる画像を取得)し、パターンが矩形であってもいずれの辺のエッジも迅速かつ精度良好かつ安定的に検出して測長することが可能となる。
【0034】
図2において、S21は、45°回転した画像を表示する。これは、S5、S6で45°回転した走査方向で画像を取得すると図4の(b)の画像となるので、この図4の(b)の画像を45°逆回転させて元の角度に戻した図4の(c)の画像を生成して表示装置20に表示する。
【0035】
S22は、寸法表示する。これは、S21で図4の(c)のように表示した画像上で、S9で算出したパターンの幅、長さなどの寸法を表示する。
【0036】
以上のS21、S22によって、走査線の走査方向は例えば45°回転させて図4の(b)の画像を取得してエッジ検出、直線近似、パターンの測長を行った後、45°逆回転させて図4の(c)のように表示することで、元の図4の(a)のパターン(マスク上のパターン)と同じ回転角度となり、図4の(c)と同じ画面上に、設計データ上のパターン(マスク上のパターンと同一向き)を併せて表示して両者の寸法の照合が極めて容易となる。
【0037】
図3は、本発明の説明図(その1)を示す。
図3の(a)は、回転角度0°で矩形の1辺に平行となる近傍の走査線の例を示す。これは、マスク上の矩形のパターンの1辺に、回転角度0°(平行)で細く絞った電子線ビームを走査してそのときに放出された2次電子画像(ラインプロファイル)を検出する様子を示す。走査Aは矩形のパターンのほぼ辺上を走査する様子を示す。走査Bは矩形のパターンの内部を走査する様子を示す。
【0038】
図3の(b)は、走査Aのラインプロファイルの例を示す。図3の(a)の走査Aでは、矩形のパターンの1辺に平行に当該辺上を走査するために、ビーム(電子線ビーム)が矩形の辺の端面に半分位掛かっている状態の例を示し、信号強度が変化して綺麗な波形が得られない様子を示す。このラインプロファイルからは、パターンの端(エッジ)の検出に誤差が生じて精密に算出できない。
【0039】
図3の(c)は、走査Bのラインプロファイルの例を示す。図3の(a)の走査Bでは、矩形のパターンの1辺に平行に当該パターンの内部を走査するために、ビーム(電子線ビーム)が安定して図示のように得られる様子を示す。このラインプロファイルからは、パターンの端(エッジ)の検出は、安定かつ精密に算出できる。
【0040】
以上のように、図3の(a)の測定対象の矩形のパターンの1辺に平行にビームを走査したのでは、その辺とほぼ一緒になる走査線のときにラインプロファイルが不安定となり、パターンのエッジ検出が不安定かつ不正確となるため、直角方向に走査を行って当該辺のエッジ座標を検出する必要が生じてしまい、余分の時間が必要となり、スループットが低下してしまうという欠点がある。そのため、本実施例では、図3の(d)に示すように、走査方向を例えば45°回転させて走査することで、走査線がパターンの辺上を平行に走査することを無くし、1回(複数本の1回)の走査でパターンのエッジ検出を安定かつ高精度に実現するようにしている。
【0041】
図3の(d)は、パターンに対して、ビーム(電子、イオン、光)の走査方向を回転させて走査する様子を示す。パターンの辺に対して回転させて(傾けて)ビームを走査して画像(ラインプロファイル)を取得するために、ビームの走査方向とパターンの辺とが平行かつほぼ同じ位置にくることがなく、1回の走査でパターンのエッジを安定かつ高精度に検出することが可能となる。
【0042】
図4は、本発明の説明図(その2)を示す。
図4の(a)は、パターンと回転角度0°のときの走査線の方向の例を示す。
【0043】
図4の(b)は、パターンと回転角度45°のときの走査線(点線)の方向の例を示す。
【0044】
図4の(c)は、図4の(b)の回転角度45°で取得した画像を、回転角度45°だけ戻して元の状態(図4の(a))にして表示した例を示す。これは、走査線を45°回転させて図4の(b)のような画像を取得し、当該画像上でエッジ座標を安定かつ高精度に算出し、算出したエッジ座標、更に当該複数のエッジ座標を直線近似して生成したパターンのアウトライン(輪郭線)を回転角度45°戻した状態で表示したものである。図示のように、戻した状態でエッジ座標、パターンのアウトラインを表示することにより、図4の(a)の測定対象のパターンに対応する図示外の設計データのパターンとの照合(幅X0,幅Y0などの一致、不一致のときはその差など)が容易に可能となる便利な機能である。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明は、マスクなどの検出対象のパターンに対して回転させて平行とならないようにしてビームを走査しそのときの信号を検出してエッジ検出してパターン画像を取得し、迅速かつ安定かつ高精度にパターン画像を取得するパターン画像取得方法およびパターン画像取得装置に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明のシステム構成図である。
【図2】本発明の動作説明フローチャートである。
【図3】本発明の説明図(その1)である。
【図4】本発明の説明図(その2)である。
【符号の説明】
【0047】
1:電子光学系
2:偏向系
3:検出器
4:試料室
5:試料
6:回転機構
7:ステージ
11:PC(パソコン)
12:位置合わせ手段
13:回転手段
14:測定手段
16:表示手段
17:設計データファイル
18:画像ファイル
19:測定結果ファイル
20:表示装置
21:入力装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出対象のパターンのパターン画像を取得するパターン画像取得方法において、
検出対象のパターンと平行とならないようにビームの走査方向あるいは検出対象のパターンを回転させるステップと、
前記検出対象のパターンと平行とならないようにビームの走査方向が回転された状態で、当該パターンを異なる位置で横切る複数本の走査を行ってラインプロファイルを取得するステップと、
前記取得したラインプロファイルをもとに前記パターンのエッジ位置を検出するステップと
を有するパターン画像取得方法。
【請求項2】
前記検出したパターンのエッジ位置をもとに当該パターンの輪郭線を算出するステップを有することを特徴とする請求項1記載のパターン画像取得方法。
【請求項3】
前記回転として、前記ビームの走査方向を回転あるいは前記検出対象のパターンを回転させることを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載のパターン画像取得方法。
【請求項4】
前記回転として、ビームがパターンとの平行から10度以上回転させたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のパターン画像取得方法。
【請求項5】
前記算出したパターンの輪郭線の画像について、逆方向に同じ角度だけ回転させて表示することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のパターン画像取得方法。
【請求項6】
前記検出したパターンのエッジ位置あるいは前記輪郭線をもとに当該パターンの測長を行うことを特徴とする請求項1から請求項5記載のパターン画像取得方法。
【請求項7】
前記回転させたときに、当該回転によってビームがパターンを横切る間隔がほぼ等しくなるように当該ビームの走査間隔を調整することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のパターン画像取得方法。
【請求項8】
検出対象のパターンのパターン画像を取得するパターン画像取得装置において、
検出対象のパターンと平行とならないようにビームの走査方向あるいは検出対象のパターンを回転させる手段と、
前記検出対象のパターンと平行とならないようにビームの走査方向が回転された状態で、当該パターンを異なる位置で横切る複数本の走査を行ってラインプロファイルを取得する手段と、
前記取得したラインプロファイルをもとに前記パターンのエッジ位置を検出する手段と
を備えたことを特徴とするパターン画像取得装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−192594(P2007−192594A)
【公開日】平成19年8月2日(2007.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−9253(P2006−9253)
【出願日】平成18年1月17日(2006.1.17)
【出願人】(591012668)株式会社ホロン (63)
【Fターム(参考)】