説明

線幅や欠陥の検査方法及び検査装置

【課題】SEM画質のよしあしをリアルタイムで判断することができる検査方法及び検査装置を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、1枚のSEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法及び装置において、スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、マッチングの結果として、Shift_x,Shift_yを算出し、スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、上記差分δx又はδyが閾値を超える場合に、SEM画像の取得のリトライ処理を演算手段によって実行する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、走査型電子顕微鏡、CD−SEM、半導体デバイス検査装置などの荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、1枚のSEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、例えば、CAD設計データを受けて所定の画像処理を経て補正レイアウト画像を作成する画像補正部と、この補正レイアウト画像と、SEM画像とのマッチングを行う画像対比手段であるマッチング部と、メモリとを備えた画像照合部を備えた検査装置が知られている(特許文献1の段落0018及び図1)。
【0003】
また、例えば特許文献2の図105、段落453〜476に、複数の被検査領域の画像データを複数枚取得し、基準画像データと比較し、欠陥があるのかどうかなど検査を行う検査装置が開示されている。
【特許文献1】特開2000−266706号公報
【特許文献2】特開2004−363085号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般に、電子線等の荷電粒子ビーム照射によるチャージングによって、画像がドリフトしてしまい、積算画像にボケが生じ、画質が劣化してしまい、欠陥検出感度の低下、CD測定の精度劣化といった問題があった。
【0005】
チャージングを低減するために、加速電圧、試料電位を最適化することが一般的に行われているが、限界がある。
【0006】
同じ試料上であっても、パターンの密度によって、チャージングChargingが変化する。
【0007】
また、画像取得中に、ステージがドリフトする場合にも、同様の問題があった。
【0008】
自動レシピで、装置を運用する場合に、画質のよしあしをリアルタイムで判断することは、困難であり、検査が終わってレビューし、必要に応じて、画像を再取得する必要があった。
【0009】
そこで、本発明は、SEM画質のよしあしをリアルタイムで判断することができる検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の解決手段を例示すると、特許請求の範囲に記載のとおりである。
【発明の効果】
【0011】
本発明によると、SEM画質のよしあしをリアルタイムで判断することができる。
【実施例】
【0012】
図面を参照しつつ、本発明の1つの実施例を説明する。
【0013】
例えば、ウェハ11などの試料は、荷電粒子ビーム装置(全体図省略、検査装置)のステージ(図示略)上に載置される。
【0014】
このようにして、各ウエハ11について、CD−SEMなどの荷電粒子ビーム装置により撮像し、撮像された複数枚のスキャン画像を積算し、図1に示すように、スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、マッチングの結果として、Shift_x,Shift_yを算出する。Shift_x,Shift_y以外に、Mag_x,Mag_y、Rot_x,Rot_yを算出してもよい。
【0015】
図1は、複数枚のSEM画像を積算し、1枚の検査画像にして、設計データと比較する様子を示す。
【0016】
図1において、左側の画像は検査画像であり、右側の画像は設計データの画像である。
【0017】
図2、3は、それぞれ、荷電粒子ビーム装置などの検査装置によりスキャンされたSEM画像を1枚ずつ取得し、各々の設計データとマッチングを行い、OKのSEM画像を積算して、最終的に設計データとマッチングし、検査を行う第1の方式と、例えば2枚ずつのSEM画像を取得し、中間の重畳SEM画像を取得し、各々の設計データとマッチングを行い、OKの中間重畳SEM画像を積算して、最終的に設計データとマッチングし、検査を行う第2の方式について説明する図である。
【0018】
図2において、荷電粒子ビーム装置などによりスキャンされた1枚のスキャン画像1、スキャン画像2、・・・、スキャン画像16を記憶手段(メモリ)に保存し、それらのスキャン画像ごとに、予め装置本体あるいは別体の記憶手段(メモリ)に記憶された設計データM1、M2、・・・、M16とマッチングを行い、OKかNGか検査を行う。OKのスキャン画像のみ記憶手段(メモリ)から取り出し、積算して、図4に示すように、最終的に設計データとマッチングし、検査を行う。
【0019】
図3において、荷電粒子ビーム装置などによりスキャンされた1枚のスキャン画像1とスキャン画像2、スキャン画像3とスキャン画像4、・・・、スキャン画像15とスキャン画像16を重畳し、中間重畳SEM画像を取得し、記憶手段(メモリ)に記憶させる。記憶された中間重畳SEM画像と、予め装置本体あるいは別体の記憶手段(メモリ)に記憶された設計データM1、M2、・・・、M8とマッチングを行い、OKかNGか検査を行う。OKのスキャン画像のみ記憶手段(メモリ)から取り出し、積算して、図4に示すように、最終的に設計データとマッチングし、検査を行う。
【0020】
また、図4は、スキャン画像毎に設計データとマッチングした結果の一例を示す。
【0021】
図5に示すように、SEM画像を例えば2枚撮影し、画像を重畳させ、1枚のSEM画像とし、8回同じスキャンを繰り返し、SEM画像を取得する。その場合、X方向のずれ〔Shift_X〕はほとんど変化しないが、Y方向のずれ〔Shift_Y〕は35nm程度に収束する。
【0022】
そこで、積算枚数がNo.1、No.2、No.3、・・・と増える毎に、X方向のずれ〔Shift_X〕と、Y方向のずれ〔Shift_Y〕との差分δx、δyを算出する。それらの差分δx、δyを例えば数nmの所定の閾値と比較し、上記差分δx又はδyが閾値を超える場合に、SEM画像の取得のリトライ処理を行う。
【0023】
また、上記差分δx又はδyが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からSEM画像を形成する。
【0024】
以上により、SEM画質のよしあしをリアルタイムで判断することができる。
【0025】
好ましくは、荷電粒子ビーム装置により撮像された多数枚のスキャン画像を積算して、1枚のSEM画像を構成する。スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、そのマッチングの結果として、Shift_x,Shift_yを算出する。とくに、スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、各差分δx又はδyが閾値を超える場合に、SEM画像の取得のリトライ処理を行う。
【0026】
また、検査方法及び装置のいずれにおいても、前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算するようにすることができる。
【0027】
また、所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から所定枚数を積算することもできる。
【0028】
また、所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から、前記δx、δyの小さい順に所定枚数を積算することもできる。
【0029】
また、好ましくは、前記スキャン画像は、複数枚の画像を重畳したものとする。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】複数枚のSEM画像を積算し、1枚の検査画像にして、設計データと比較する様子を示す。
【図2】積算画像を取得する第1の方式によるマッチング方法を示す。
【図3】積算画像を取得する第2の方式によるマッチング方法を示す。
【図4】スキャン画像毎に設計データとマッチングした結果の一例を示す。
【図5】積算した枚数とシフト変動との関係の一例を示す。
【符号の説明】
【0031】
11 ウェハ(試料)
12 電歪素子
60 SEM画像
61 設計データ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、1枚のSEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法において、
スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Shift_x,Shift_yを算出し、
スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、
上記差分δx又はδyが閾値を超える場合に、SEM画像の取得のリトライ処理を行うことを特徴とする検査方法。
【請求項2】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、1枚のSEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法において、
スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果としてShift_x,Shift_yを算出し、
スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、
上記差分δx又はδyが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、
閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からSEM画像を形成することを特徴とする検査方法。
【請求項3】
請求項2に記載の検査方法において、
前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算することを特徴とする検査方法。
【請求項4】
請求項2に記載の検査方法において、
所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から所定枚数を積算することを特徴とする検査方法。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の検査方法において、
前記スキャン画像は、複数枚の画像を重畳したものであることを特徴とする検査方法。
【請求項6】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、中間重畳SEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法において、
中間重畳SEM画像毎に設計データとのマッチングを行い、中間重畳SEM画像から1枚のSEM画像を構成し、そのSEM画像と設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Shift_x,Shift_yを算出し、
スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、
上記差分δx又はδyが閾値を超える場合に、SEM画像の取得のリトライ処理を行うことを特徴とする検査方法。
【請求項7】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、中間重畳SEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する方法において、
中間重畳SEM画像毎に設計データとのマッチングを行い、中間重畳SEM画像から1枚のSEM画像を構成し、そのSEM画像と設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果としてShift_x,Shift_yを算出し、
スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、
上記差分δx又はδyが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、
閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からSEM画像を形成することを特徴とする検査方法。
【請求項8】
請求項7に記載の検査方法において、
前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算することを特徴とする検査方法。
【請求項9】
請求項7に記載の検査方法において、
所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から所定枚数を積算することを特徴とする検査方法。
【請求項10】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、1枚のSEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する装置において、
スキャン画像および設計データを各々に記憶する複数の記憶手段と、
スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Shift_x,Shift_yを算出し、
スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、
上記差分δx又はδyが閾値を超える場合に、SEM画像の取得のリトライ処理を行うための演算手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項11】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、1枚のSEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する装置において、
スキャン画像および設計データを各々に記憶する複数の記憶手段と、
スキャン画像毎に設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Shift_x,Shift_yを算出し、
スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、
上記差分δx又はδyが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、
閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からSEM画像を形成するための演算手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項12】
請求項11に記載の検査装置において、
前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算することを特徴とする検査装置。
【請求項13】
請求項11に記載の検査装置において、
所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から、前記差分δx、δyの小さい順に所定枚数を積算することを特徴とする検査装置。
【請求項14】
請求項10〜13のいずれか1項に検査装置において、
前記スキャン画像は、複数枚の画像を重畳したものであることを特徴とする検査装置。
【請求項15】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、中間重畳SEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する装置において、
スキャン画像または中間重畳SEM画像、および設計データを各々に記憶する複数の記憶手段と、
中間重畳SEM画像毎に設計データとのマッチングを行い、中間重畳SEM画像から1枚のSEM画像を構成し、そのSEM画像と設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Shift_x,Shift_yを算出し、
スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、
上記差分δx又はδyが閾値を超える場合に、SEM画像の取得のリトライ処理を行うための演算手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項16】
荷電粒子ビーム装置により撮像された複数枚のスキャン画像を積算して、中間重畳SEM画像を構成し、電子線を用いて、線幅や欠陥を検査する装置において、
スキャン画像または中間重畳SEM画像、および設計データを各々に記憶する複数の記憶手段と、
中間重畳SEM画像毎に設計データとのマッチングを行い、中間重畳SEM画像から1枚のSEM画像を構成し、そのSEM画像と設計データとのマッチングを行い、
マッチングの結果として、Shift_x,Shift_yを算出し、
スキャン画像毎のShift_xの差分δx,Shift_yの差分δxを算出し、
上記差分δx又はδyが閾値を超えたスキャン画像を廃棄し、
閾値以内の前記マッチング後のスキャン画像からSEM画像を形成するための演算手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項17】
請求項16に記載の検査装置において、
前記閾値以内のスキャン画像が所定枚数になるまで、スキャン画像をとり、前記所定枚数のマッチング後のスキャン画像を積算することを特徴とする検査装置。
【請求項18】
請求項16に記載の検査装置において、
所定枚数以上のスキャン画像を取得し、前記閾値以内のスキャン画像から、前記差分δx、δyの小さい順に所定枚数を積算することを特徴とする検査装置。
【請求項19】
請求項15〜18のいずれか1項に検査装置において、
前記スキャン画像は、複数枚の画像を重畳したものであることを特徴とする検査装置。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2009−26596(P2009−26596A)
【公開日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−188347(P2007−188347)
【出願日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【出願人】(000220343)株式会社トプコン (904)
【Fターム(参考)】