異種計測装置間のキャリブレーション方法及びそのシステム
【課題】ラフネスを考慮したサンプリングによる異種計測装置間のキャリブレーション方法及びそのシステムを提供する。
【解決手段】CD−SEM装置を用いて被計測対象のCD平均寸法及びラフネスを計測するCD−SEM計測過程と、該CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、該断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記被計測対象に対して断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法を算出する断面計測過程と、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法との差であるキャリブレーション補正値を算出する補正値算出過程とを有する。
【解決手段】CD−SEM装置を用いて被計測対象のCD平均寸法及びラフネスを計測するCD−SEM計測過程と、該CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、該断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記被計測対象に対して断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法を算出する断面計測過程と、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法との差であるキャリブレーション補正値を算出する補正値算出過程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ラフネスを考慮したサンプリングにより異種計測装置間の高精度キャリブレーションを行うことができる異種計測装置間のキャリブレーション方法及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
ナノメートルオーダの分解能を有する計測装置としては、CD−SEM装置が知られている。このCD−SEM装置は、安定であり、かつ高スループットを有する利点がある。しかし、平面的な計測パターンの寸法を計測するため、パターンの高さ方向の計測箇所,即ち上部,下部あるいはその間の断面の何処を測定しているのかが分からないという課題を有していた。
【0003】
他方、断面寸法を計測できる計測装置としては、STEM(Scanning Transmission Electronic Microscope)装置や断面観察SEM装置やAFM(Atomic Force Microscope)装置やTEM(Transmission Electronic Microscope)装置が知られている。これらのSTEM装置や断面観察SEM装置やAFM装置やTEM装置は、比較的高精度に断面寸法を計測できる利点がある。しかし、AFM装置の場合,CD−SEMに比べ,長い計測時間が必要であるという課題を有していた。また,STEM装置や断面観察SEM装置やTEM装置の場合には試料をFIB加工装置等を用いて断面加工する必要があり、AFM装置以上に計測コストが大となる課題を有していた。
【0004】
【特許文献1】特表2006−510912号公報
【特許文献2】特開2003−287508号公報
【特許文献3】特開2006−118867号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記CD−SEM装置では、高スループットで多数のラフネスを有する平面的な計測パターンの寸法を計測できることになる。他方、上記STEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置又はTEM装置では計測パターンの断面形状(立体形状)がCD−SEM装置に比べて比較的高精度に測定できるため,所望の高さにおける寸法とのキャリブレーションが可能であるが,あまり多くの点を計測することは困難である。
【0006】
そのため、上記CD−SEM装置(測長SEM装置)と上記断面観察SEM装置又はAFM装置との異種計測装置間でのキャリブレーション時において、上記STEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置又はTEM装置でたまたま計測した断面形状の計測結果が上記CD−SEM装置で計測される寸法のどの値に対応するのかが分からないという課題を有していた。
【0007】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、ラフネスを考慮したサンプリングにより異種計測装置間の高精度キャリブレーションを行うことができる異種計測装置間のキャリブレーション方法及びそのシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は、CD−SEM装置を用いて被計測対象のCD平均寸法及びラフネスを計測するCD−SEM計測過程と、該CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対して断面計測装置を用いて断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、該断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記被計測対象に対して前記断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法を算出する断面計測過程と、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法との差であるキャリブレーション補正値を算出する補正値算出過程とを有することを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーション方法及びそのシステムである。
【0009】
また、本発明は、前記断面計測点数算出過程において、前記断面計測点数を、少なくとも前記CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理して得られる寸法ばらつきを示す標準偏差と、指定する許容するキャリブレーションに必要な要求精度とに基づいて算出されることを特徴とする。また、本発明は、前記断面計測点数算出過程において、前記断面計測点数を、さらに指定される信頼区間に基づいて算出されることを特徴とする。
【0010】
また、本発明は、さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする。また、本発明は、さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法並びに前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする。また、本発明は、さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法及び該被計測対象の寸法ばらつきを示す標準偏差並びに前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする。また、本発明は、さらに、前記CD−SEM計測過程で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法を前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値で補正されたCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする。
【0011】
また、本発明は、さらに、前記CD−SEM計測過程で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM計測過程で計測されたCD−SEMサンプリング箇所及び特定のCD−SEMサンプリング箇所での2次電子信号波形並びに前記断面計測過程において断面計測を実施する断面計測サンプリング箇所及び特定の断面計測サンプリング箇所での断面形状波形を表示して提示する提示過程を有することを特徴する。
【0012】
また、本発明は、CD−SEM装置を用いて被計測対象に対して計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対する断面計測装置を用いて断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、前記CD−SEM装置を用いて製造されるロット単位での被計測対象に対して逐次計測してCD平均寸法の変化を計測するCD−SEM計測過程と、前記断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記製造される所定の周期毎の被計測対象に対して前記断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法の変化を算出する断面計測過程と、前記CD−SEM計測過程で逐次ロット単位毎の被計測対象に対して計測された前記CD平均寸法の変化と前記断面計測過程において算出された所定の周期毎の被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法の変化とに基づいてバイアス管理を行うバイアス管理過程とを有することを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【0013】
また、本発明は、前記バイアス管理過程において、同じ被計測対象に対して前記CD−SEM計測過程で計測されたCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された断面計測高さのCD平均寸法との差がキャリブレーション補正値であることを特徴とする。
【0014】
また、本発明は、前記キャリブレーション補正値としては、被計測対象の断面形状の変化に起因する誤差またはCD−SEM装置の計測条件の変化として捕らえることが可能となる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ラフネスを考慮したサンプリングにより異種計測装置間の高精度キャリブレーションを行うことができ、そのキャリブレーション結果を提示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明に係る異種計測装置間の較正(キャリブレーション)方法及びそのシステムの実施の形態について図面を用いて説明する。
【0017】
まず、本発明に係るCD−SEM装置について、図1を用いて説明する。図1は、本発明に係る測長SEM装置(CD−SEM装置)1000の構成を示すブロック図である。図1において、測長SEMを構成する電子光学系200は、電子銃201、1次電子ビーム303、コンデンサレンズ202、対物レンズ203、偏向器204、ExB偏向器205、2次電子検出器206、アライメントコイル208、非点補正コイル209、及び対物レンズ絞り210を備えて構成される。そして、試料室内には試料(ウェーハ)100を載置するx−yステージ101を備えて構成される。さらに、2次電子検出器206で検出された2次電子信号は、A/D変換器207でディジタル信号に変換されて画像処理部300に入力される。画像処理部300は、CPU及び画像メモリを有し、記憶媒体301、表示装置302及び図8に示すネットワーク4000に接続するためのI/F(インターフェース)320を接続して構成される。
【0018】
電子銃201より出た1次電子ビーム303はコンデンサレンズ202で収束され、ビーム偏向器204、ExB偏向器205、対物レンズ203を経てステージ101上におかれたウェーハ100上に焦点を結んで照射される。そして、電子ビームが照射されると、ウェーハ100からは2次電子が発生する。試料ウェーハ100から発生した2次電子は、ExB偏向器205により偏向され、2次電子検出器207で検出される。
【0019】
偏向器204による電子ビームの2次元走査、あるいは偏向器204による電子ビームのX方向の繰り返し走査と、ステージ101によるウェーハのY方向の連続的な移動に同期して試料から発生する電子を検出することで、2次元の電子線像(CD−SEM画像)が得られる。さらに、2次電子検出器206で検出された2次電子信号はA/D変換器207によってディジタル信号(CD−SEMサンプリング信号)1100に変換され、画像処理部300に送られる。
【0020】
画像処理部300はディジタル画像1100を一時記憶するための画像メモリと、画像メモリ上の画像からのラインプロファイルや特徴量の算出を行うCPUを有し、さらに、検出した画像あるいはラインプロファイルあるいは算出されたパターン形状情報などを保存するための記憶媒体301を有する。また、画像処理部300には表示装置302が接続され、必要な装置の操作、検出結果の確認等をグラフィカルユーザーインタフェース(GUI)によって実現できるようになっている。
【0021】
次に、2次電子信号(CD−SEMサンプリング信号)1100から得られる2次電子信号量を基にしきい値法によるCD計測手順について図2を用いて説明する。画像処理部300は(1)各エッジにおけるピークの信号量(最大信号量)と下地部の信号量を求める。(2)下地部分の信号量を基準に、各ピーク(SL or SR)*(しきい値(%)/100の信号量)との交点を左右各々のエッジ位置とする。図2に示す実施例の場合、各ピーク(SL or SR)*しきい値50%の場合を示す。(3)左右のエッジ位置の間の距離をCD計測結果とする。
【0022】
次に、STEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置又はTEM装置等からなる断面計測装置を用いた断面計測について説明する。
【0023】
STEM装置の構成については、例えば特許文献2(特開2003−287508号公報)に記載されている。また、AFM装置の構成については、例えば特許文献3(特開2006−118867号公報)に記載されている。なお、断面観察SEM装置及びTEM装置等の構成については説明を省略する。
【0024】
STEM装置又は断面観察SEM装置等からなる断面計測装置を用いた断面計測によるCD計測手順について図3(a)及び(b)を用いて説明する。図3(a)にはSTEM装置又は断面観察SEM装置等の断面計測装置によって取得される断面計測が可能な透過電子像2009を示す。まずステップ(1)において計測対象高さyaを次の(1)式に基づいて決定する。
【0025】
ya=((Hth(%)/100)*(yt−ys))+ys (1)
なお、ytは断面の先端部の高さ、ysは断面の底部の高さである。ここで,高さしきい値Hthは,パターン断面においてCD−SEMとキャリブレーションを行ないたい高さ,即ちCD−SEMで計測を行いたいサンプルの高さである。
【0026】
図3(b)には、透過電子像(断面計測サンプリング像)2009を基に検出される透過電子信号波形2010を示す。次に、ステップ(2)において、ステップ(1)において指定した計測対象高さyaにおける透過電子信号波形2010からエッジ位置Saを次の(2)式に基づいて決定する。
【0027】
Sa=(Th/100*(Ss−St))+St (2)
なお、Ssはサンプル以外の部分(一般には試料作成時の保護膜で満たされている)から得られる透過電子信号量を示し、Stはサンプルのパターン部分から得られる透過電子信号量を示す。この信号量がSaとなる位置をパターンのエッジ位置とし,この左右のエッジ位置の差からCD計測値を求めることができる。なお,断面SEM装置においては,CD−SEMと同様に,図2に示すようなパターンエッジ部が明るいピークとなる波形が得られるため,CD−SEMと同様のアルゴリズムでエッジ位置およびCD値を算出すればよい。
【0028】
以上により、計測対象高さyaが決定されたエッジ位置間のCD計測値が得られることになる。
【0029】
次に、本発明に係るパターンの形状ばらつきを考慮したサンプリング点数の決定方法について図4を用いて説明する。CD−SEM装置1000と断面計測装置(例えばSTEM装置や断面観察SEM装置やAFM装置など)2000の異種計測装置間でのキャリブレーションを行う際には、図4に示すように、寸法や形状の異なる複数のサンプルを計測して、それら複数のサンプルセットの計測結果から計測結果の較正を行う。例えば、それぞれの計測装置の計測結果がリニアである場合には、図4に示すように、2種類の計測装置間の計測結果の関係を表わす式(y=ax+b)を求めればよい。特許文献1には、異種計測装置が持つ各々の計測ばらつきを考慮した較正手法が開示されているが、現存の半導体計測においては、サンプルばらつきが各種計測装置の計測再現性に比べて非常に大きい場合もあり、高精度な較正(キャリブレーション)を実現するためには、計測装置の精度だけではなく、サンプルのばらつきを考慮することが必要となる。異種計測装置間で較正(キャリブレーション)を行う場合には、比較する計測装置間で全く同じ箇所を計測することが望ましいが、各々の計測装置はその計測原理に応じて計測箇所の選択に制限があるため、実際には完全に同じ場所を計測するのは困難である。図5はこのようなサンプリングの違いとその影響を示した実施例である。図5(a)はCD−SEM装置1000によって観察されるラフネスパターンの2次電子線像(CD−SEM画像)に対するサンプリング位置の違いを示している。
【0030】
例えば、STEM装置や断面観察SEM装置等の断面計測装置2000による断面計測を行う場合には、FIB(Focused Ion Beam)加工等を施して断面計測用のサンプルを作成する必要があり、隣接した箇所を連続的に計測することは困難であるため、断面計測のサンプリングは例えば図5(a)に実線で示すように2090で示す断面形状を計測する1点となる。一方、CD−SEM計測装置1000による計測は図5(a)に鎖線及び各鎖線で得られる2次電子信号波形11001〜1100mmmで示すようにラフネスパターンに対して比較的密に行うことができる。このような場合に、図5(a)に示すようなラフネスパターンによるサンプル寸法のばらつきが、較正結果にどのような影響を与えるかについて、図5を用いて説明する。図5(a)に示すように、ラフネスのあるサンプルをCD−SEM装置で鎖線で示すように密に(通常1枚の画像から数百点の計測が可能)計測して2次電子信号11001〜1100mmmを検出すると、図5(b)に示すように、CD−SEMの計測結果は実線で示すように寸法ばらつき(標準偏差σ)に応じた分布を持つ。これに対し、断面計測も完全に同じサンプリングが可能であれば、断面計測結果もCD−SEM計測結果とほぼ同じばらつき(標準偏差σ)の分布に従う。図5(b)に鎖線で示す断面計測の分布および平均値(真値)はCD−SEM計測と完全に同じサンプリングが可能である場合を想定した図である。異種の二つの計測装置が図4に示す関係を保っている場合には、断面計測の寸法ばらつき(標準偏差)σ’はCD−SEM計測結果である寸法ばらつき(標準偏差)σの1/a、断面計測のCD−SEM計測に対するオフセットはb/aとなるが、実際には計測不可能な値である。なお、異種それぞれの計測装置のピッチが既知のサンプル等で個別にキャリブレーションされている場合には、a=1となる。図5(a)のように、1点しか断面計測ができない場合には、断面計測の結果がとり得る値の範囲は、サンプルばらつきσ/aと同じだけ変動する可能性がある。この場合、オフセットb/aの推定値は、例えばb’に示したように真値に対しサンプルのばらつきの大きさだけの較正誤差(キャリブレーション誤差)が生じうることになる。
【0031】
これに対して、断面計測を複数点で行う場合を考える。本実施例では、CD−SEMによる計測点は、断面計測の範囲を全てカバーすると仮定する。このとき、較正における異種装置間の計測位置ずれに起因する誤差は、CD−SEMによる計測対象を母集団とした場合に、母集団の平均寸法に相当する断面計測結果を、限られたサンプリングによりどう推定するかという問題として考えることができる。これは、CD−SEM計測の対象寸法ばらつきがランダムで、断面計測点が無作為に抽出される場合は、母集団のばらつきと断面計測のサンプリング数から母集団の平均寸法の推定精度を見積もることができる。例えば、図6に示すように、CD−SEMの計測範囲(鎖線の枠で示す。)およびそれに対応した断面計測(実線で示す。)の点数を増やす場合を考える。図6において、サンプルのばらつき(ラフネス)は連続的に変化するが、その分布は通常ランダムである。このため、図6(a)に示すように、鎖線の枠で示すCD−SEMの計測範囲に対して、実線で示すように一定の間隔で断面計測を行えば、断面計測のサンプリングは無作為であると言える。図5では断面計測を一点のみで行う場合を示したが、このように、図6に示すように断面計測を複数点の計測を行うと、断面計測の平均値がとり得る値の確率分布は断面計測の計測点数nに応じてその範囲が狭くなる。断面計測の平均値μ’=μ−(b/a)、断面計測の標準偏差σ’=σ/aに従う正規母集団からのn個の標本をX1、X2、・・・、Xnとする。なお、σはCD−SEM計測の寸法ばらつきを示す標準偏差である。
【0032】
そして、tを次の(3)式におくと、tは自由度n−1のt分布に従う。
【0033】
t=(Xmean−μ’)/(σ’/sqrt(n)) (3)
ここで、通常は異種のそれぞれの計測装置がある程度キャリブレーションされているとするとaはほぼ1になるため、σ’(断面計測の標準偏差)=σ(CD−SEM計測の標準偏差)とすることができる。このとき、断面計測の平均値(真値)μ’の推定値がとり得る範囲は、信頼区間を用いて推定することができる。n個のサンプルの平均値がとり得る範囲は次の(4)式となる。
【0034】
μ’−t_α/2*σ/sqrt(n)<Xmean<μ’+t_α/2*σ/sqrt(n) (4)
ここで、t_α/2*σ/sqrt(n)は外側の確率が(α/2)%となるtの値(自由度n−1)であり、断面計測の平均値(真値)μ’の推定誤差の最大値は±t_α/2*σ/sqrt(n)となる。αは一般に5%が用いられることが多い(1−α=95%信頼区間)。この±t_α/2*σ/sqrt(n)は、図6(a)に示したラインパターンのように、ある同じ寸法・形状になるように形成されたパターンにおける計測データセット間において、母集団の平均と、母集団から無作為にサンプリング数n個を抽出した場合の平均値のマッチング誤差(較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm)))に相当する。母集団のばらつき(標準偏差σ)とサンプリングデータ数nが与えられれば、このマッチング誤差を推定することができ、また反対に、マッチング誤差の許容値を与えれば、その許容誤差によるマッチングを実現するために必要なサンプリング数nを算出することができる。つまり、予めCD−SEMによりサンプルの寸法ばらつき(標準偏差σ)を評価しておけば、これらの結果(上記(4)式の関係、特に95%の信頼区間が得られる関係)から、図7に示すように、較正(キャリブレーション)に必要な要求精度(誤差Δ(nm))を実現するための、断面計測点数nを決定することが可能となる。当然、信頼区間を変えると断面計測点数も変更になる。このように、必要に応じてサンプリング点数を増やすことで、サンプルのばらつきを考慮した高精度な異種計測装置間での較正(キャリブレーション)が可能となる。なお,図4に示すように,寸法や形状の異なる複数のデータセットを用いて,近似直線によるキャリブレーションを行う場合には,近似直線による推定精度Δ’はデータセット数Mの場合,Δ’=Δ/sqrt(M−1)となる。直線の推定誤差の許容値を設定する場合には,Δの代わりにこのΔ’を用いればよい。
【0035】
次に、本発明に係る異種計測装置間の較正(キャリブレーション)システム構成について図8を用いて説明する。即ち、本発明に係る異種計測装置間の較正(キャリブレーションを行う較正部(キャリブレーション部)3000を、1台若しくは複数台のCD−SEM装置1000と、特定の種類若しくは複数種類の断面計測装置(例えばSTEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置又はTEM装置等で構成される。)とネットワーク4000を介して接続して構成される。較正部(キャリブレーション部)3000は、コンピュータを有する演算部3010と、CD−SEM装置で計測される平均値やラフネス(寸法ばらつき(標準偏差σ))、断面計測装置において決定されたn点で測定される平均値及びその標準偏差、較正値(キャリブレーション値)等を表示するGUI等を有する表示部3011と、表示部3011を用いて信頼区間(例えば95%)や較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm))等を入力する入力部3012と、レシピを含めて様々な条件や検出した画像を記憶する記憶部3013とを備えて構成される。勿論、較正部(キャリブレーション部)3000は、CD−SEM装置1000内の例えば画像処理部300に備えても良く、また断面計測装置2000の画像処理部または演算部に備えても良い。この場合、CD−SEM装置1000と断面計測装置2000とを直接ネットワーク4000で接続すればよい。
【0036】
次に、本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)の一実施の形態について図9を用いて説明する。まず、CD−SEM装置1000は、ラフネスのあるサンプルについて、図6(a)に示したように鎖線の枠で示す各CD−SEMの計測範囲に対して、具体的には図5(a)に鎖線で示すように密に(通常1枚の画像から数百点の計測が可能)計測して2次電子信号11001〜1100mmmを検出し、該検出された2次電子信号(CD−SEMサンプリング信号)11001〜1100mmmから得られる2次電子信号量を基に、画像処理部300において例えば図2に示すように、しきい値法(各ピーク(SL or SR)に対してしきい値50%)によって得られる左右のエッジ位置の間の距離(CD計測値)を算出し、該算出された距離(CD計測値)の平均値(平均寸法)μ及びラフネス等による寸法ばらつき(標準偏差σ)を統計処理に基づいてCD計測結果として算出して例えば図1に示す記憶媒体301又は図8に示す記憶部3013に格納する(S101)。次に、例えば、較正部(キャリブレーション部)3000における演算部(例えば断面計測点数演算部及び補正値演算部を構成する)、3010は、ステップS101においてCD−SEM装置1000によって統計処理して記憶媒体301または記憶部3013に格納されたラフネス計測結果(特にラフネス等による寸法ばらつき(標準偏差σ))と、入力部3012を用いて入力された信頼区間(例えば95%)や較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm))等とを基に、上記(4)式、即ち図7に従って較正(キャリブレーション)に必要な断面計測点数nを算出し、ネットワーク4000を介して断面計測装置2000に送信する(S102)。
【0037】
較正(キャリブレーション)に必要な断面計測点数nを受けた断面計測装置(例えばSTEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置など)2000は、上記断面計測点数nを満たす例えば図6(a)に示す断面計測サンプリング(実線)について断面計測を実施し、例えば図5(a)に示す断面形状計測結果2009が得られて断面計測装置2000内の記憶媒体(図示せず)に一時格納されることになる(S103)。なお、断面計測装置がSTEM装置又は断面観察SEM装置の場合には、上記断面計測点数nを満たす断面計測用のサンプルについてFIB(Focus Ion Beam)加工装置等を用いて作成する必要がある。そして、断面計測装置2000に設けられた表示部(図示せず)のGUI(Graphic User Interface)に表示された断面形状計測結果である例えば透過電子像2009を用いて図3(a)に示すように所望の計測対象高さya(例えば50%)を指定する(S104)。次に、断面計測装置2000内に設けられた画像処理部(演算部)(図示せず)において、図3(b)に示すように、上記断面計測点数nを満たす断面計測サンプリングについて検出される例えば透過電子信号波形20101〜2010nを基に指定された所望の計測高さyaにおけるエッジ位置を決定し、該決定したエッジ位置間の距離であるCD計測値を算出し、該算出されたCD計測値の平均値μ’を算出して断面計測装置2000内の記憶媒体(図示せず)に格納すると共に、ネットワーク4000を介して送信して較正部(キャリブレーション部)3000の記憶部3013に格納する(S105)。
【0038】
以上の結果、較正部(キャリブレーション部)3000における演算部3010は、マッチング誤差(較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm)))を許容した上において(断面計測結果であるn点での平均値μ’がとり得る範囲(±t_α/2*σ/sqrt(n))において)、CD−SEM装置1000内の記憶媒体301又は記憶部3013に格納されたCD−SEM装置1000によって計測されたCD計測値の平均値μと、断面計測装置2000内の記憶媒体(図示せず)又は記憶部3013に格納された断面計測装置2000によって計測された断面測定点数nでの断面形状のCD計測値の平均値μ’との差であるキャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)を算出して表示部3011又はCD−SEM装置1000の表示部302又は断面計測装置2000の表示部(図示せず)に表示して提示することができることになる(S106)。
【0039】
なお、キャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)を提示する際、CD−SEM装置1000によって計測されたCD計測値の平均値μ及び寸法ばらつき(標準偏差σ)並びに断面計測装置2000によって計測された断面測定点数nでの断面形状のCD計測値の平均値μ’を提示しても良く、さらに断面計測装置2000によって計測された断面測定点数nでの断面形状のCD計測値の寸法ばらつき(標準偏差)を提示しても良く、さらに信頼区間(1−α)、許容するマッチング誤差(較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm)))、断面計測ポイント数n、断面計測結果であるn点での平均値μ’がとり得る範囲(±t_α/2*σ/sqrt(n))の何れか一つ若しくは複数若しくは全てを提示するようにしても良い。
【0040】
以上により、真値に対するキャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)が算出されるので、CD−SEM装置1000の表示部302は、キャリブレーションの結果として、図5(a)と同様に、図10に示すように、GUIとして、CD−SEM装置で観察されるラフネスパターンを有する2次電子線像(CD−SEM画像)に対して、鎖線で示すようにCD−SEMサンプリングを実行して得られる2次電子信号波形11001〜1100mmmおよび実線で示すように上記断面計測点数nを満たす断面計測サンプリングを実行して得られる断面形状(例えば透過電子像)20091〜2009nを表示し、さらに、CD−SEM画像上に平均CD−SEM信号波形及びキャリブレーション後の平均寸法μ’を重畳し、その際断面計測サンプリングによって得られる平均断面形状を表示することが可能となる。
【0041】
また、真値に対するキャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)が算出されるので、被計測対象として、様々なサンプル寸法を有するバリエーションが用意できるなら、CD−SEM装置1000によるCD計測結果(y)に対して図4に示すようにゲイン(a)とオフセット(b)を補正することが可能となる。
【0042】
また、真値に対するキャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)が算出されるので、CD−SEM装置1000の画像処理部300においてオフセットの代わりに所望の寸法を出力する画像処理条件を指定することも可能となる。
【0043】
また、較正部3000の表示部3011又はCD−SEM装置1000の表示部302又は断面計測装置2000の表示部(図示せず)に、図11に示すように、例えばロット単位(高頻度)でのCD−SEM装置1000による線幅計測値(CD計測値)の平均値と、定期的な断面計測装置(例えばAFM装置)2000による較正(キャリブレーション)に必要な断面計測点数nでの断面形状計測(立体形状計測)によるCD計測値の平均値とをGUIとして表示することによって、CD−SEM装置1000によって計測されるCD計測値の平均値があまり変化せずに、キャリブレーション補正値(b/a)に変化が見られ、その結果線幅自体は不変であるが、断面形状変化に起因するバイアス誤差が生じていることを把握すること、即ちバイアス値を管理することが可能となる。当然、断面形状が変化すれば、キャリブレーション補正値(b/a)も変化することになる。
【0044】
また、較正部3000の表示部3011又はCD−SEM装置1000の表示部302又は断面計測装置2000の表示部(図示せず)に、図12に示すように、例えばロット単位(高頻度)でのCD−SEM装置1000による線幅計測値(CD計測値)の平均値と、定期的な断面計測装置(例えばAFM装置)2000による較正(キャリブレーション)に必要な断面計測点数nでの断面形状計測(立体形状計測)によるCD計測値の平均値とをGUIとして表示することによって、CD−SEM装置1000によって計測されるCD計測値の平均値及びキャリブレーション補正値(b/a)に変化が見られ、その結果CD−SEM装置1000における計測条件に変化(例えば対物レンズ絞り210の交換)があったことを把握することが可能となる。当然、計測条件(撮像条件や画像処理条件)を変化させた時、キャリブレーション補正値(b/a)も変化することになる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明に係るCD−SEM装置(測長SEM装置)の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図2】本発明に係るCD−SEM装置において観察されるCD−SEM画像(2次電子線像)を基にしきい値法によるCD計測値を算出ための手順の説明図である。
【図3】本発明に係る断面計測装置であるSTEM装置又は断面観察SEM装置において観察される透過電子像(断面計測像)を基にCD計測値を算出ための手順の説明図である。
【図4】本発明に係るCD−SEM装置による計測結果と断面計測装置による断面計測結果との関係を示す図である。
【図5】本発明に係るCD−SEM装置と断面計測装置とで完全に同じサンプリングが可能である場合を仮定したときの、CD−SEM計測結果の分布(平均値μ、標準偏差σ)と断面計測結果の確率分布(平均値(真値)、標準偏差σ/a)との関係を示す図である。
【図6】本発明に係るCD−SEM装置でのCD−SEM計測結果の分布(平均値μ、標準偏差σ)と断面計測装置での断面計測の計測点数をnにした場合の断面計測結果の平均値の分布(平均値(真値)、平均値がとり得る範囲)との関係を示す図である。
【図7】本発明に係る予めCD−SEM装置によるラフネス計測結果を統計処理して得られる標準偏差σを基に許容する誤差Δ(nm)及び信頼区間を指定することによってキャリブレーション(較正)に必要な断面計測点数nを算出するための説明図である。
【図8】本発明に係る異種計測装置間の較正(キャリブレーション)システムの一実施の形態を示す概略構成図である。
【図9】本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)の一実施の形態を示す処理フロー図である。
【図10】本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)の結果であるGUI画面の第1の実施例を示す図である。
【図11】本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)を用いてバイアス値管理を行うGUI画面の第2の実施例を示す図である。
【図12】本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)を用いてCD−SEM装置の計測条件の変化を表示するGUI画面の第3の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【0046】
100…試料、101…x−yステージ、200…電子光学系、201…電子銃、202…コンデンサレンズ、203…対物レンズ、204…偏向器、205…ExB偏向器、206…2次電子検出器、207…A/D変換器、208…アライメントコイル、209…非点補正コイル、210…対物レンズ絞り、300…画像処理部、301…記憶媒体、302…表示装置、303…1次電子ビーム、320…I/F、1000…CD−SEM装置(測長SEM装置)、1100…2次電子信号(CD−SEMサンプリング信号)、2000…断面計測装置(STEM装置、断面観察SEM装置、AFM装置等)、2009…透過電子像(断面計測サンプリング像)、2010…透過電子信号、3000…較正部(キャリブレーション部)、3010…演算部、3011…表示部、3012…入力部、3013…記憶部、4000…ネットワーク。
【技術分野】
【0001】
本発明は、ラフネスを考慮したサンプリングにより異種計測装置間の高精度キャリブレーションを行うことができる異種計測装置間のキャリブレーション方法及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
ナノメートルオーダの分解能を有する計測装置としては、CD−SEM装置が知られている。このCD−SEM装置は、安定であり、かつ高スループットを有する利点がある。しかし、平面的な計測パターンの寸法を計測するため、パターンの高さ方向の計測箇所,即ち上部,下部あるいはその間の断面の何処を測定しているのかが分からないという課題を有していた。
【0003】
他方、断面寸法を計測できる計測装置としては、STEM(Scanning Transmission Electronic Microscope)装置や断面観察SEM装置やAFM(Atomic Force Microscope)装置やTEM(Transmission Electronic Microscope)装置が知られている。これらのSTEM装置や断面観察SEM装置やAFM装置やTEM装置は、比較的高精度に断面寸法を計測できる利点がある。しかし、AFM装置の場合,CD−SEMに比べ,長い計測時間が必要であるという課題を有していた。また,STEM装置や断面観察SEM装置やTEM装置の場合には試料をFIB加工装置等を用いて断面加工する必要があり、AFM装置以上に計測コストが大となる課題を有していた。
【0004】
【特許文献1】特表2006−510912号公報
【特許文献2】特開2003−287508号公報
【特許文献3】特開2006−118867号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記CD−SEM装置では、高スループットで多数のラフネスを有する平面的な計測パターンの寸法を計測できることになる。他方、上記STEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置又はTEM装置では計測パターンの断面形状(立体形状)がCD−SEM装置に比べて比較的高精度に測定できるため,所望の高さにおける寸法とのキャリブレーションが可能であるが,あまり多くの点を計測することは困難である。
【0006】
そのため、上記CD−SEM装置(測長SEM装置)と上記断面観察SEM装置又はAFM装置との異種計測装置間でのキャリブレーション時において、上記STEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置又はTEM装置でたまたま計測した断面形状の計測結果が上記CD−SEM装置で計測される寸法のどの値に対応するのかが分からないという課題を有していた。
【0007】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、ラフネスを考慮したサンプリングにより異種計測装置間の高精度キャリブレーションを行うことができる異種計測装置間のキャリブレーション方法及びそのシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は、CD−SEM装置を用いて被計測対象のCD平均寸法及びラフネスを計測するCD−SEM計測過程と、該CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対して断面計測装置を用いて断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、該断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記被計測対象に対して前記断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法を算出する断面計測過程と、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法との差であるキャリブレーション補正値を算出する補正値算出過程とを有することを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーション方法及びそのシステムである。
【0009】
また、本発明は、前記断面計測点数算出過程において、前記断面計測点数を、少なくとも前記CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理して得られる寸法ばらつきを示す標準偏差と、指定する許容するキャリブレーションに必要な要求精度とに基づいて算出されることを特徴とする。また、本発明は、前記断面計測点数算出過程において、前記断面計測点数を、さらに指定される信頼区間に基づいて算出されることを特徴とする。
【0010】
また、本発明は、さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする。また、本発明は、さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法並びに前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする。また、本発明は、さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法及び該被計測対象の寸法ばらつきを示す標準偏差並びに前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする。また、本発明は、さらに、前記CD−SEM計測過程で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法を前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値で補正されたCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする。
【0011】
また、本発明は、さらに、前記CD−SEM計測過程で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM計測過程で計測されたCD−SEMサンプリング箇所及び特定のCD−SEMサンプリング箇所での2次電子信号波形並びに前記断面計測過程において断面計測を実施する断面計測サンプリング箇所及び特定の断面計測サンプリング箇所での断面形状波形を表示して提示する提示過程を有することを特徴する。
【0012】
また、本発明は、CD−SEM装置を用いて被計測対象に対して計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対する断面計測装置を用いて断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、前記CD−SEM装置を用いて製造されるロット単位での被計測対象に対して逐次計測してCD平均寸法の変化を計測するCD−SEM計測過程と、前記断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記製造される所定の周期毎の被計測対象に対して前記断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法の変化を算出する断面計測過程と、前記CD−SEM計測過程で逐次ロット単位毎の被計測対象に対して計測された前記CD平均寸法の変化と前記断面計測過程において算出された所定の周期毎の被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法の変化とに基づいてバイアス管理を行うバイアス管理過程とを有することを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【0013】
また、本発明は、前記バイアス管理過程において、同じ被計測対象に対して前記CD−SEM計測過程で計測されたCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された断面計測高さのCD平均寸法との差がキャリブレーション補正値であることを特徴とする。
【0014】
また、本発明は、前記キャリブレーション補正値としては、被計測対象の断面形状の変化に起因する誤差またはCD−SEM装置の計測条件の変化として捕らえることが可能となる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ラフネスを考慮したサンプリングにより異種計測装置間の高精度キャリブレーションを行うことができ、そのキャリブレーション結果を提示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明に係る異種計測装置間の較正(キャリブレーション)方法及びそのシステムの実施の形態について図面を用いて説明する。
【0017】
まず、本発明に係るCD−SEM装置について、図1を用いて説明する。図1は、本発明に係る測長SEM装置(CD−SEM装置)1000の構成を示すブロック図である。図1において、測長SEMを構成する電子光学系200は、電子銃201、1次電子ビーム303、コンデンサレンズ202、対物レンズ203、偏向器204、ExB偏向器205、2次電子検出器206、アライメントコイル208、非点補正コイル209、及び対物レンズ絞り210を備えて構成される。そして、試料室内には試料(ウェーハ)100を載置するx−yステージ101を備えて構成される。さらに、2次電子検出器206で検出された2次電子信号は、A/D変換器207でディジタル信号に変換されて画像処理部300に入力される。画像処理部300は、CPU及び画像メモリを有し、記憶媒体301、表示装置302及び図8に示すネットワーク4000に接続するためのI/F(インターフェース)320を接続して構成される。
【0018】
電子銃201より出た1次電子ビーム303はコンデンサレンズ202で収束され、ビーム偏向器204、ExB偏向器205、対物レンズ203を経てステージ101上におかれたウェーハ100上に焦点を結んで照射される。そして、電子ビームが照射されると、ウェーハ100からは2次電子が発生する。試料ウェーハ100から発生した2次電子は、ExB偏向器205により偏向され、2次電子検出器207で検出される。
【0019】
偏向器204による電子ビームの2次元走査、あるいは偏向器204による電子ビームのX方向の繰り返し走査と、ステージ101によるウェーハのY方向の連続的な移動に同期して試料から発生する電子を検出することで、2次元の電子線像(CD−SEM画像)が得られる。さらに、2次電子検出器206で検出された2次電子信号はA/D変換器207によってディジタル信号(CD−SEMサンプリング信号)1100に変換され、画像処理部300に送られる。
【0020】
画像処理部300はディジタル画像1100を一時記憶するための画像メモリと、画像メモリ上の画像からのラインプロファイルや特徴量の算出を行うCPUを有し、さらに、検出した画像あるいはラインプロファイルあるいは算出されたパターン形状情報などを保存するための記憶媒体301を有する。また、画像処理部300には表示装置302が接続され、必要な装置の操作、検出結果の確認等をグラフィカルユーザーインタフェース(GUI)によって実現できるようになっている。
【0021】
次に、2次電子信号(CD−SEMサンプリング信号)1100から得られる2次電子信号量を基にしきい値法によるCD計測手順について図2を用いて説明する。画像処理部300は(1)各エッジにおけるピークの信号量(最大信号量)と下地部の信号量を求める。(2)下地部分の信号量を基準に、各ピーク(SL or SR)*(しきい値(%)/100の信号量)との交点を左右各々のエッジ位置とする。図2に示す実施例の場合、各ピーク(SL or SR)*しきい値50%の場合を示す。(3)左右のエッジ位置の間の距離をCD計測結果とする。
【0022】
次に、STEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置又はTEM装置等からなる断面計測装置を用いた断面計測について説明する。
【0023】
STEM装置の構成については、例えば特許文献2(特開2003−287508号公報)に記載されている。また、AFM装置の構成については、例えば特許文献3(特開2006−118867号公報)に記載されている。なお、断面観察SEM装置及びTEM装置等の構成については説明を省略する。
【0024】
STEM装置又は断面観察SEM装置等からなる断面計測装置を用いた断面計測によるCD計測手順について図3(a)及び(b)を用いて説明する。図3(a)にはSTEM装置又は断面観察SEM装置等の断面計測装置によって取得される断面計測が可能な透過電子像2009を示す。まずステップ(1)において計測対象高さyaを次の(1)式に基づいて決定する。
【0025】
ya=((Hth(%)/100)*(yt−ys))+ys (1)
なお、ytは断面の先端部の高さ、ysは断面の底部の高さである。ここで,高さしきい値Hthは,パターン断面においてCD−SEMとキャリブレーションを行ないたい高さ,即ちCD−SEMで計測を行いたいサンプルの高さである。
【0026】
図3(b)には、透過電子像(断面計測サンプリング像)2009を基に検出される透過電子信号波形2010を示す。次に、ステップ(2)において、ステップ(1)において指定した計測対象高さyaにおける透過電子信号波形2010からエッジ位置Saを次の(2)式に基づいて決定する。
【0027】
Sa=(Th/100*(Ss−St))+St (2)
なお、Ssはサンプル以外の部分(一般には試料作成時の保護膜で満たされている)から得られる透過電子信号量を示し、Stはサンプルのパターン部分から得られる透過電子信号量を示す。この信号量がSaとなる位置をパターンのエッジ位置とし,この左右のエッジ位置の差からCD計測値を求めることができる。なお,断面SEM装置においては,CD−SEMと同様に,図2に示すようなパターンエッジ部が明るいピークとなる波形が得られるため,CD−SEMと同様のアルゴリズムでエッジ位置およびCD値を算出すればよい。
【0028】
以上により、計測対象高さyaが決定されたエッジ位置間のCD計測値が得られることになる。
【0029】
次に、本発明に係るパターンの形状ばらつきを考慮したサンプリング点数の決定方法について図4を用いて説明する。CD−SEM装置1000と断面計測装置(例えばSTEM装置や断面観察SEM装置やAFM装置など)2000の異種計測装置間でのキャリブレーションを行う際には、図4に示すように、寸法や形状の異なる複数のサンプルを計測して、それら複数のサンプルセットの計測結果から計測結果の較正を行う。例えば、それぞれの計測装置の計測結果がリニアである場合には、図4に示すように、2種類の計測装置間の計測結果の関係を表わす式(y=ax+b)を求めればよい。特許文献1には、異種計測装置が持つ各々の計測ばらつきを考慮した較正手法が開示されているが、現存の半導体計測においては、サンプルばらつきが各種計測装置の計測再現性に比べて非常に大きい場合もあり、高精度な較正(キャリブレーション)を実現するためには、計測装置の精度だけではなく、サンプルのばらつきを考慮することが必要となる。異種計測装置間で較正(キャリブレーション)を行う場合には、比較する計測装置間で全く同じ箇所を計測することが望ましいが、各々の計測装置はその計測原理に応じて計測箇所の選択に制限があるため、実際には完全に同じ場所を計測するのは困難である。図5はこのようなサンプリングの違いとその影響を示した実施例である。図5(a)はCD−SEM装置1000によって観察されるラフネスパターンの2次電子線像(CD−SEM画像)に対するサンプリング位置の違いを示している。
【0030】
例えば、STEM装置や断面観察SEM装置等の断面計測装置2000による断面計測を行う場合には、FIB(Focused Ion Beam)加工等を施して断面計測用のサンプルを作成する必要があり、隣接した箇所を連続的に計測することは困難であるため、断面計測のサンプリングは例えば図5(a)に実線で示すように2090で示す断面形状を計測する1点となる。一方、CD−SEM計測装置1000による計測は図5(a)に鎖線及び各鎖線で得られる2次電子信号波形11001〜1100mmmで示すようにラフネスパターンに対して比較的密に行うことができる。このような場合に、図5(a)に示すようなラフネスパターンによるサンプル寸法のばらつきが、較正結果にどのような影響を与えるかについて、図5を用いて説明する。図5(a)に示すように、ラフネスのあるサンプルをCD−SEM装置で鎖線で示すように密に(通常1枚の画像から数百点の計測が可能)計測して2次電子信号11001〜1100mmmを検出すると、図5(b)に示すように、CD−SEMの計測結果は実線で示すように寸法ばらつき(標準偏差σ)に応じた分布を持つ。これに対し、断面計測も完全に同じサンプリングが可能であれば、断面計測結果もCD−SEM計測結果とほぼ同じばらつき(標準偏差σ)の分布に従う。図5(b)に鎖線で示す断面計測の分布および平均値(真値)はCD−SEM計測と完全に同じサンプリングが可能である場合を想定した図である。異種の二つの計測装置が図4に示す関係を保っている場合には、断面計測の寸法ばらつき(標準偏差)σ’はCD−SEM計測結果である寸法ばらつき(標準偏差)σの1/a、断面計測のCD−SEM計測に対するオフセットはb/aとなるが、実際には計測不可能な値である。なお、異種それぞれの計測装置のピッチが既知のサンプル等で個別にキャリブレーションされている場合には、a=1となる。図5(a)のように、1点しか断面計測ができない場合には、断面計測の結果がとり得る値の範囲は、サンプルばらつきσ/aと同じだけ変動する可能性がある。この場合、オフセットb/aの推定値は、例えばb’に示したように真値に対しサンプルのばらつきの大きさだけの較正誤差(キャリブレーション誤差)が生じうることになる。
【0031】
これに対して、断面計測を複数点で行う場合を考える。本実施例では、CD−SEMによる計測点は、断面計測の範囲を全てカバーすると仮定する。このとき、較正における異種装置間の計測位置ずれに起因する誤差は、CD−SEMによる計測対象を母集団とした場合に、母集団の平均寸法に相当する断面計測結果を、限られたサンプリングによりどう推定するかという問題として考えることができる。これは、CD−SEM計測の対象寸法ばらつきがランダムで、断面計測点が無作為に抽出される場合は、母集団のばらつきと断面計測のサンプリング数から母集団の平均寸法の推定精度を見積もることができる。例えば、図6に示すように、CD−SEMの計測範囲(鎖線の枠で示す。)およびそれに対応した断面計測(実線で示す。)の点数を増やす場合を考える。図6において、サンプルのばらつき(ラフネス)は連続的に変化するが、その分布は通常ランダムである。このため、図6(a)に示すように、鎖線の枠で示すCD−SEMの計測範囲に対して、実線で示すように一定の間隔で断面計測を行えば、断面計測のサンプリングは無作為であると言える。図5では断面計測を一点のみで行う場合を示したが、このように、図6に示すように断面計測を複数点の計測を行うと、断面計測の平均値がとり得る値の確率分布は断面計測の計測点数nに応じてその範囲が狭くなる。断面計測の平均値μ’=μ−(b/a)、断面計測の標準偏差σ’=σ/aに従う正規母集団からのn個の標本をX1、X2、・・・、Xnとする。なお、σはCD−SEM計測の寸法ばらつきを示す標準偏差である。
【0032】
そして、tを次の(3)式におくと、tは自由度n−1のt分布に従う。
【0033】
t=(Xmean−μ’)/(σ’/sqrt(n)) (3)
ここで、通常は異種のそれぞれの計測装置がある程度キャリブレーションされているとするとaはほぼ1になるため、σ’(断面計測の標準偏差)=σ(CD−SEM計測の標準偏差)とすることができる。このとき、断面計測の平均値(真値)μ’の推定値がとり得る範囲は、信頼区間を用いて推定することができる。n個のサンプルの平均値がとり得る範囲は次の(4)式となる。
【0034】
μ’−t_α/2*σ/sqrt(n)<Xmean<μ’+t_α/2*σ/sqrt(n) (4)
ここで、t_α/2*σ/sqrt(n)は外側の確率が(α/2)%となるtの値(自由度n−1)であり、断面計測の平均値(真値)μ’の推定誤差の最大値は±t_α/2*σ/sqrt(n)となる。αは一般に5%が用いられることが多い(1−α=95%信頼区間)。この±t_α/2*σ/sqrt(n)は、図6(a)に示したラインパターンのように、ある同じ寸法・形状になるように形成されたパターンにおける計測データセット間において、母集団の平均と、母集団から無作為にサンプリング数n個を抽出した場合の平均値のマッチング誤差(較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm)))に相当する。母集団のばらつき(標準偏差σ)とサンプリングデータ数nが与えられれば、このマッチング誤差を推定することができ、また反対に、マッチング誤差の許容値を与えれば、その許容誤差によるマッチングを実現するために必要なサンプリング数nを算出することができる。つまり、予めCD−SEMによりサンプルの寸法ばらつき(標準偏差σ)を評価しておけば、これらの結果(上記(4)式の関係、特に95%の信頼区間が得られる関係)から、図7に示すように、較正(キャリブレーション)に必要な要求精度(誤差Δ(nm))を実現するための、断面計測点数nを決定することが可能となる。当然、信頼区間を変えると断面計測点数も変更になる。このように、必要に応じてサンプリング点数を増やすことで、サンプルのばらつきを考慮した高精度な異種計測装置間での較正(キャリブレーション)が可能となる。なお,図4に示すように,寸法や形状の異なる複数のデータセットを用いて,近似直線によるキャリブレーションを行う場合には,近似直線による推定精度Δ’はデータセット数Mの場合,Δ’=Δ/sqrt(M−1)となる。直線の推定誤差の許容値を設定する場合には,Δの代わりにこのΔ’を用いればよい。
【0035】
次に、本発明に係る異種計測装置間の較正(キャリブレーション)システム構成について図8を用いて説明する。即ち、本発明に係る異種計測装置間の較正(キャリブレーションを行う較正部(キャリブレーション部)3000を、1台若しくは複数台のCD−SEM装置1000と、特定の種類若しくは複数種類の断面計測装置(例えばSTEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置又はTEM装置等で構成される。)とネットワーク4000を介して接続して構成される。較正部(キャリブレーション部)3000は、コンピュータを有する演算部3010と、CD−SEM装置で計測される平均値やラフネス(寸法ばらつき(標準偏差σ))、断面計測装置において決定されたn点で測定される平均値及びその標準偏差、較正値(キャリブレーション値)等を表示するGUI等を有する表示部3011と、表示部3011を用いて信頼区間(例えば95%)や較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm))等を入力する入力部3012と、レシピを含めて様々な条件や検出した画像を記憶する記憶部3013とを備えて構成される。勿論、較正部(キャリブレーション部)3000は、CD−SEM装置1000内の例えば画像処理部300に備えても良く、また断面計測装置2000の画像処理部または演算部に備えても良い。この場合、CD−SEM装置1000と断面計測装置2000とを直接ネットワーク4000で接続すればよい。
【0036】
次に、本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)の一実施の形態について図9を用いて説明する。まず、CD−SEM装置1000は、ラフネスのあるサンプルについて、図6(a)に示したように鎖線の枠で示す各CD−SEMの計測範囲に対して、具体的には図5(a)に鎖線で示すように密に(通常1枚の画像から数百点の計測が可能)計測して2次電子信号11001〜1100mmmを検出し、該検出された2次電子信号(CD−SEMサンプリング信号)11001〜1100mmmから得られる2次電子信号量を基に、画像処理部300において例えば図2に示すように、しきい値法(各ピーク(SL or SR)に対してしきい値50%)によって得られる左右のエッジ位置の間の距離(CD計測値)を算出し、該算出された距離(CD計測値)の平均値(平均寸法)μ及びラフネス等による寸法ばらつき(標準偏差σ)を統計処理に基づいてCD計測結果として算出して例えば図1に示す記憶媒体301又は図8に示す記憶部3013に格納する(S101)。次に、例えば、較正部(キャリブレーション部)3000における演算部(例えば断面計測点数演算部及び補正値演算部を構成する)、3010は、ステップS101においてCD−SEM装置1000によって統計処理して記憶媒体301または記憶部3013に格納されたラフネス計測結果(特にラフネス等による寸法ばらつき(標準偏差σ))と、入力部3012を用いて入力された信頼区間(例えば95%)や較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm))等とを基に、上記(4)式、即ち図7に従って較正(キャリブレーション)に必要な断面計測点数nを算出し、ネットワーク4000を介して断面計測装置2000に送信する(S102)。
【0037】
較正(キャリブレーション)に必要な断面計測点数nを受けた断面計測装置(例えばSTEM装置又は断面観察SEM装置又はAFM装置など)2000は、上記断面計測点数nを満たす例えば図6(a)に示す断面計測サンプリング(実線)について断面計測を実施し、例えば図5(a)に示す断面形状計測結果2009が得られて断面計測装置2000内の記憶媒体(図示せず)に一時格納されることになる(S103)。なお、断面計測装置がSTEM装置又は断面観察SEM装置の場合には、上記断面計測点数nを満たす断面計測用のサンプルについてFIB(Focus Ion Beam)加工装置等を用いて作成する必要がある。そして、断面計測装置2000に設けられた表示部(図示せず)のGUI(Graphic User Interface)に表示された断面形状計測結果である例えば透過電子像2009を用いて図3(a)に示すように所望の計測対象高さya(例えば50%)を指定する(S104)。次に、断面計測装置2000内に設けられた画像処理部(演算部)(図示せず)において、図3(b)に示すように、上記断面計測点数nを満たす断面計測サンプリングについて検出される例えば透過電子信号波形20101〜2010nを基に指定された所望の計測高さyaにおけるエッジ位置を決定し、該決定したエッジ位置間の距離であるCD計測値を算出し、該算出されたCD計測値の平均値μ’を算出して断面計測装置2000内の記憶媒体(図示せず)に格納すると共に、ネットワーク4000を介して送信して較正部(キャリブレーション部)3000の記憶部3013に格納する(S105)。
【0038】
以上の結果、較正部(キャリブレーション部)3000における演算部3010は、マッチング誤差(較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm)))を許容した上において(断面計測結果であるn点での平均値μ’がとり得る範囲(±t_α/2*σ/sqrt(n))において)、CD−SEM装置1000内の記憶媒体301又は記憶部3013に格納されたCD−SEM装置1000によって計測されたCD計測値の平均値μと、断面計測装置2000内の記憶媒体(図示せず)又は記憶部3013に格納された断面計測装置2000によって計測された断面測定点数nでの断面形状のCD計測値の平均値μ’との差であるキャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)を算出して表示部3011又はCD−SEM装置1000の表示部302又は断面計測装置2000の表示部(図示せず)に表示して提示することができることになる(S106)。
【0039】
なお、キャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)を提示する際、CD−SEM装置1000によって計測されたCD計測値の平均値μ及び寸法ばらつき(標準偏差σ)並びに断面計測装置2000によって計測された断面測定点数nでの断面形状のCD計測値の平均値μ’を提示しても良く、さらに断面計測装置2000によって計測された断面測定点数nでの断面形状のCD計測値の寸法ばらつき(標準偏差)を提示しても良く、さらに信頼区間(1−α)、許容するマッチング誤差(較正に必要な要求精度(誤差Δ(nm)))、断面計測ポイント数n、断面計測結果であるn点での平均値μ’がとり得る範囲(±t_α/2*σ/sqrt(n))の何れか一つ若しくは複数若しくは全てを提示するようにしても良い。
【0040】
以上により、真値に対するキャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)が算出されるので、CD−SEM装置1000の表示部302は、キャリブレーションの結果として、図5(a)と同様に、図10に示すように、GUIとして、CD−SEM装置で観察されるラフネスパターンを有する2次電子線像(CD−SEM画像)に対して、鎖線で示すようにCD−SEMサンプリングを実行して得られる2次電子信号波形11001〜1100mmmおよび実線で示すように上記断面計測点数nを満たす断面計測サンプリングを実行して得られる断面形状(例えば透過電子像)20091〜2009nを表示し、さらに、CD−SEM画像上に平均CD−SEM信号波形及びキャリブレーション後の平均寸法μ’を重畳し、その際断面計測サンプリングによって得られる平均断面形状を表示することが可能となる。
【0041】
また、真値に対するキャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)が算出されるので、被計測対象として、様々なサンプル寸法を有するバリエーションが用意できるなら、CD−SEM装置1000によるCD計測結果(y)に対して図4に示すようにゲイン(a)とオフセット(b)を補正することが可能となる。
【0042】
また、真値に対するキャリブレーション補正値(b/a)(CD−SEM装置による計測結果の補正値)が算出されるので、CD−SEM装置1000の画像処理部300においてオフセットの代わりに所望の寸法を出力する画像処理条件を指定することも可能となる。
【0043】
また、較正部3000の表示部3011又はCD−SEM装置1000の表示部302又は断面計測装置2000の表示部(図示せず)に、図11に示すように、例えばロット単位(高頻度)でのCD−SEM装置1000による線幅計測値(CD計測値)の平均値と、定期的な断面計測装置(例えばAFM装置)2000による較正(キャリブレーション)に必要な断面計測点数nでの断面形状計測(立体形状計測)によるCD計測値の平均値とをGUIとして表示することによって、CD−SEM装置1000によって計測されるCD計測値の平均値があまり変化せずに、キャリブレーション補正値(b/a)に変化が見られ、その結果線幅自体は不変であるが、断面形状変化に起因するバイアス誤差が生じていることを把握すること、即ちバイアス値を管理することが可能となる。当然、断面形状が変化すれば、キャリブレーション補正値(b/a)も変化することになる。
【0044】
また、較正部3000の表示部3011又はCD−SEM装置1000の表示部302又は断面計測装置2000の表示部(図示せず)に、図12に示すように、例えばロット単位(高頻度)でのCD−SEM装置1000による線幅計測値(CD計測値)の平均値と、定期的な断面計測装置(例えばAFM装置)2000による較正(キャリブレーション)に必要な断面計測点数nでの断面形状計測(立体形状計測)によるCD計測値の平均値とをGUIとして表示することによって、CD−SEM装置1000によって計測されるCD計測値の平均値及びキャリブレーション補正値(b/a)に変化が見られ、その結果CD−SEM装置1000における計測条件に変化(例えば対物レンズ絞り210の交換)があったことを把握することが可能となる。当然、計測条件(撮像条件や画像処理条件)を変化させた時、キャリブレーション補正値(b/a)も変化することになる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明に係るCD−SEM装置(測長SEM装置)の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図2】本発明に係るCD−SEM装置において観察されるCD−SEM画像(2次電子線像)を基にしきい値法によるCD計測値を算出ための手順の説明図である。
【図3】本発明に係る断面計測装置であるSTEM装置又は断面観察SEM装置において観察される透過電子像(断面計測像)を基にCD計測値を算出ための手順の説明図である。
【図4】本発明に係るCD−SEM装置による計測結果と断面計測装置による断面計測結果との関係を示す図である。
【図5】本発明に係るCD−SEM装置と断面計測装置とで完全に同じサンプリングが可能である場合を仮定したときの、CD−SEM計測結果の分布(平均値μ、標準偏差σ)と断面計測結果の確率分布(平均値(真値)、標準偏差σ/a)との関係を示す図である。
【図6】本発明に係るCD−SEM装置でのCD−SEM計測結果の分布(平均値μ、標準偏差σ)と断面計測装置での断面計測の計測点数をnにした場合の断面計測結果の平均値の分布(平均値(真値)、平均値がとり得る範囲)との関係を示す図である。
【図7】本発明に係る予めCD−SEM装置によるラフネス計測結果を統計処理して得られる標準偏差σを基に許容する誤差Δ(nm)及び信頼区間を指定することによってキャリブレーション(較正)に必要な断面計測点数nを算出するための説明図である。
【図8】本発明に係る異種計測装置間の較正(キャリブレーション)システムの一実施の形態を示す概略構成図である。
【図9】本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)の一実施の形態を示す処理フロー図である。
【図10】本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)の結果であるGUI画面の第1の実施例を示す図である。
【図11】本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)を用いてバイアス値管理を行うGUI画面の第2の実施例を示す図である。
【図12】本発明に係る異種計測装置間の較正方法(キャリブレーション方法)を用いてCD−SEM装置の計測条件の変化を表示するGUI画面の第3の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【0046】
100…試料、101…x−yステージ、200…電子光学系、201…電子銃、202…コンデンサレンズ、203…対物レンズ、204…偏向器、205…ExB偏向器、206…2次電子検出器、207…A/D変換器、208…アライメントコイル、209…非点補正コイル、210…対物レンズ絞り、300…画像処理部、301…記憶媒体、302…表示装置、303…1次電子ビーム、320…I/F、1000…CD−SEM装置(測長SEM装置)、1100…2次電子信号(CD−SEMサンプリング信号)、2000…断面計測装置(STEM装置、断面観察SEM装置、AFM装置等)、2009…透過電子像(断面計測サンプリング像)、2010…透過電子信号、3000…較正部(キャリブレーション部)、3010…演算部、3011…表示部、3012…入力部、3013…記憶部、4000…ネットワーク。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
CD−SEM装置を用いて被計測対象のCD平均寸法及びラフネスを計測するCD−SEM計測過程と、
該CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対して断面計測装置を用いて断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、
該断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記被計測対象に対して前記断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法を算出する断面計測過程と、
前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法との差であるキャリブレーション補正値を算出する補正値算出過程とを有することを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項2】
前記断面計測点数算出過程において、前記断面計測点数を、少なくとも前記CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理して得られる寸法ばらつきを示す標準偏差と、指定する許容するキャリブレーションに必要な要求精度とに基づいて算出されることを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項3】
前記断面計測点数算出過程において、前記断面計測点数を、さらに指定される信頼区間に基づいて算出されることを特徴とする請求項2記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項4】
さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項5】
さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法並びに前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項6】
さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法及び該被計測対象の寸法ばらつきを示す標準偏差並びに前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項7】
さらに、前記CD−SEM計測過程で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法を前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値で補正されたCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項8】
さらに、前記CD−SEM計測過程で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM計測過程で計測されたCD−SEMサンプリング箇所及び特定のCD−SEMサンプリング箇所での2次電子信号波形並びに前記断面計測過程において断面計測を実施する断面計測サンプリング箇所及び特定の断面計測サンプリング箇所での断面形状波形を表示して提示する提示過程を有することを特徴する請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項9】
CD−SEM装置を用いて被計測対象に対して計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対する断面計測装置を用いて断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、
前記CD−SEM装置を用いて製造されるロット単位での被計測対象に対して逐次計測してCD平均寸法の変化を計測するCD−SEM計測過程と、
前記断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記製造される所定の周期毎の被計測対象に対して前記断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法の変化を算出する断面計測過程と、
前記CD−SEM計測過程で逐次ロット単位毎の被計測対象に対して計測された前記CD平均寸法の変化と前記断面計測過程において算出された所定の周期毎の被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法の変化とに基づいてバイアス管理を行うバイアス管理過程とを有することを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項10】
前記バイアス管理過程において、同じ被計測対象に対して前記CD−SEM計測過程で計測されたCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された断面計測高さのCD平均寸法との差がキャリブレーション補正値であることを特徴とする請求項9記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項11】
被計測対象のCD平均寸法及びラフネスを計測するCD−SEM装置と、
該CD−SEM装置で計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対して断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数演算部と、
該断面計測点数演算部で算出された断面計測点数を満たすように前記被計測対象に対して断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法を算出する断面計測装置と、
前記CD−SEM装置で計測された前記被計測対象のCD平均寸法と前記断面計測装置において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法との差であるキャリブレーション補正値を算出する補正値演算部とを備えたことを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【請求項12】
前記断面計測点数演算部において、前記断面計測点数を、少なくとも前記CD−SEM装置において計測されるラフネスを統計処理して得られる寸法ばらつきを示す標準偏差と、指定する許容するキャリブレーションに必要な要求精度とに基づいて算出されるように構成することを特徴とする請求項11記載の異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【請求項13】
さらに、前記補正値演算部において算出されたキャリブレーション補正値を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項11記載の異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【請求項14】
さらに、前記補正値演算部において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM装置で計測された前記被計測対象のCD平均寸法及び該被計測対象の寸法ばらつきを示す標準偏差並びに前記断面計測装置において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項11記載の異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【請求項15】
さらに、前記CD−SEM装置で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM装置で計測された前記被計測対象のCD平均寸法を前記補正値演算部において算出されたキャリブレーション補正値で補正されたCD平均寸法を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項11記載の異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【請求項1】
CD−SEM装置を用いて被計測対象のCD平均寸法及びラフネスを計測するCD−SEM計測過程と、
該CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対して断面計測装置を用いて断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、
該断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記被計測対象に対して前記断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法を算出する断面計測過程と、
前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法との差であるキャリブレーション補正値を算出する補正値算出過程とを有することを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項2】
前記断面計測点数算出過程において、前記断面計測点数を、少なくとも前記CD−SEM計測過程において計測されるラフネスを統計処理して得られる寸法ばらつきを示す標準偏差と、指定する許容するキャリブレーションに必要な要求精度とに基づいて算出されることを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項3】
前記断面計測点数算出過程において、前記断面計測点数を、さらに指定される信頼区間に基づいて算出されることを特徴とする請求項2記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項4】
さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項5】
さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法並びに前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項6】
さらに、前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法及び該被計測対象の寸法ばらつきを示す標準偏差並びに前記断面計測過程において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項7】
さらに、前記CD−SEM計測過程で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM計測過程で計測された前記被計測対象のCD平均寸法を前記補正値算出過程において算出されたキャリブレーション補正値で補正されたCD平均寸法を表示して提示する提示過程を有することを特徴とする請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項8】
さらに、前記CD−SEM計測過程で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM計測過程で計測されたCD−SEMサンプリング箇所及び特定のCD−SEMサンプリング箇所での2次電子信号波形並びに前記断面計測過程において断面計測を実施する断面計測サンプリング箇所及び特定の断面計測サンプリング箇所での断面形状波形を表示して提示する提示過程を有することを特徴する請求項1記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項9】
CD−SEM装置を用いて被計測対象に対して計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対する断面計測装置を用いて断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数算出過程と、
前記CD−SEM装置を用いて製造されるロット単位での被計測対象に対して逐次計測してCD平均寸法の変化を計測するCD−SEM計測過程と、
前記断面計測点数算出過程で算出された断面計測点数を満たすように前記製造される所定の周期毎の被計測対象に対して前記断面計測装置を用いて断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法の変化を算出する断面計測過程と、
前記CD−SEM計測過程で逐次ロット単位毎の被計測対象に対して計測された前記CD平均寸法の変化と前記断面計測過程において算出された所定の周期毎の被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法の変化とに基づいてバイアス管理を行うバイアス管理過程とを有することを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項10】
前記バイアス管理過程において、同じ被計測対象に対して前記CD−SEM計測過程で計測されたCD平均寸法と前記断面計測過程において算出された断面計測高さのCD平均寸法との差がキャリブレーション補正値であることを特徴とする請求項9記載の異種計測装置間のキャリブレーション方法。
【請求項11】
被計測対象のCD平均寸法及びラフネスを計測するCD−SEM装置と、
該CD−SEM装置で計測されるラフネスを統計処理してキャリブレーションに必要な前記被計測対象に対して断面計測する断面計測点数を算出する断面計測点数演算部と、
該断面計測点数演算部で算出された断面計測点数を満たすように前記被計測対象に対して断面計測を実施し、該実施された断面計測結果において指定された断面計測高さのCD平均寸法を算出する断面計測装置と、
前記CD−SEM装置で計測された前記被計測対象のCD平均寸法と前記断面計測装置において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法との差であるキャリブレーション補正値を算出する補正値演算部とを備えたことを特徴とする異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【請求項12】
前記断面計測点数演算部において、前記断面計測点数を、少なくとも前記CD−SEM装置において計測されるラフネスを統計処理して得られる寸法ばらつきを示す標準偏差と、指定する許容するキャリブレーションに必要な要求精度とに基づいて算出されるように構成することを特徴とする請求項11記載の異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【請求項13】
さらに、前記補正値演算部において算出されたキャリブレーション補正値を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項11記載の異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【請求項14】
さらに、前記補正値演算部において算出されたキャリブレーション補正値、前記CD−SEM装置で計測された前記被計測対象のCD平均寸法及び該被計測対象の寸法ばらつきを示す標準偏差並びに前記断面計測装置において算出された被計測対象の断面計測高さのCD平均寸法を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項11記載の異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【請求項15】
さらに、前記CD−SEM装置で観察された前記被計測対象のCD−SEM画像に対して、前記CD−SEM装置で計測された前記被計測対象のCD平均寸法を前記補正値演算部において算出されたキャリブレーション補正値で補正されたCD平均寸法を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項11記載の異種計測装置間のキャリブレーションシステム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
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【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2008−309690(P2008−309690A)
【公開日】平成20年12月25日(2008.12.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−158621(P2007−158621)
【出願日】平成19年6月15日(2007.6.15)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年12月25日(2008.12.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年6月15日(2007.6.15)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】
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