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JP2002031525A - 半導体ウエハのパターン形状評価方法及び装置 - Google Patents

半導体ウエハのパターン形状評価方法及び装置

Info

Publication number
JP2002031525A
JP2002031525A JP2000214847A JP2000214847A JP2002031525A JP 2002031525 A JP2002031525 A JP 2002031525A JP 2000214847 A JP2000214847 A JP 2000214847A JP 2000214847 A JP2000214847 A JP 2000214847A JP 2002031525 A JP2002031525 A JP 2002031525A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
evaluation
pattern
data
semiconductor wafer
line segment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000214847A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoichi Matsuoka
良一 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP2000214847A priority Critical patent/JP2002031525A/ja
Priority to TW090116058A priority patent/TW502280B/zh
Priority to KR1020010041182A priority patent/KR20020007998A/ko
Priority to US09/903,601 priority patent/US20020015518A1/en
Priority to DE10134240A priority patent/DE10134240A1/de
Publication of JP2002031525A publication Critical patent/JP2002031525A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
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    • G06T7/0004Industrial image inspection
    • G06T7/0006Industrial image inspection using a design-rule based approach
    • GPHYSICS
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T7/70Determining position or orientation of objects or cameras
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    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ上に形成されたパターンの任意の箇所
の仕上がり具合を2次元的に評価すること。 【解決手段】 評価すべき対象パターンのSEM画像デ
ータDBLに基づき対象パターンの線分抽出を行ってS
EM線分データDCを得、対象パターンに対応するCA
D線分図形データDDとSEM線分データDCとに基づ
いて重ねずれ距離を求め対象パターンの2次元での評価
を行い、これにより得られた評価値データDEをグラフ
ィック表示するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハのパ
ターン形状評価方法及び装置に関し、さらに詳細に述べ
ると、半導体ウエハ上に実際に形成されたパターンと予
定のパターン形状との比較によりパターン形状を2次元
的に評価するための方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程においてウエハに形成さ
れたパターンの形状が予定通りの形状となっているか否
かを検査する必要が生じた場合、従来では、寸法測長S
EMを用い、これによりパターンの幅やパターンの間隔
を長さ測定し、それらの長さ測定結果に基づいて仕上が
ったパターン形状の評価を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
ウエハ上に形成されたパターンの幅や間隔の長さを捉え
て評価する1次元レベルでの仕上がり評価のための技術
であり、実際問題としては、所望のパターン形状の仕上
がり具合は、出来上がったパターンの崩れ具合を評価す
るなど2次元での形状評価が求められている。しかし、
ウエハ上に形成されたパターンの仕上がり具合を2次元
的に評価することができる信頼性の高い技術はまだ確立
されていない。
【0004】さらに、寸法測長SEMによるパターンの
評価はウエハ上のごく限られた部分にしか適用すること
ができず、したがって、パターンの仕上がり検査をウエ
ハ上の任意の場所について行うことができないという問
題点も有している。
【0005】本発明の目的は、ウエハ上に形成されたパ
ターンの任意の箇所の仕上がり具合を2次元的に評価す
ることができる、半導体ウエハのパターン形状評価方法
及び装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の特徴は、CADデータに従って半導体ウエハ
上に形成されたパターンの形状を評価するための装置で
あって、評価対象とすべき対象パターンをCADデータ
上で指定するための指定手段と、該指定手段に応答し前
記対象パターンのSEM画像データ及び前記対象パター
ンに対応するCAD線分データを得るための手段と、前
記SEM画像データに基づき前記対象パターンの線分抽
出を行ってSEM線分データを得る手段と、前記CAD
線分データと前記SEM線分データとに基づいて前記対
象パターンの2次元評価処理を行う評価処理手段と、該
評価処理手段からの評価結果を表示する表示手段とを備
えた点にある。
【0007】評価項目は、パターンの端点、幅、間隔、
面積等とすることができる。そして、前記2次元評価処
理は対象パターンの着目した線分についてCAD線分デ
ータとSEM線分データとの間の重ねずれ距離を計算す
る処理を含む構成とすることもできる。この場合、得ら
れた重ねずれ距離を所定の基準値と比較してその重ねず
れ距離に対応する評価値を得るようにすることもでき、
評価値は段階付けされたものであってもよい。
【0008】評価処理手段において段階付けされた評価
値が得られた場合、各段階毎に定められた色、模様等に
よってその評価値を表示手段において表示するようにす
ることもできる。この場合、対象パターンの各箇所につ
いての評価値をウエハマップ上の対応箇所に表示させる
ようにすることもできる。この構成によれば、問題箇所
とその評価値とを一度に分かりやすく表示することがで
きる。
【0009】また、本発明によれば、CADデータに従
って半導体ウエハ上に形成されたパターンの形状を評価
するための方法において、評価対象とすべき対象パター
ンのSEM画像データに基づき前記対象パターンの線分
抽出を行ってSEM線分データを得、前記対象パターン
に対応するCAD線分データと前記SEM線分データと
に基づいて前記対象パターンの2次元での評価を行うよ
うにしたことを特徴とする半導体ウエハのパターン形状
評価方法が提案される。
【0010】評価項目は、パターンの端点、幅、間隔、
面積等とすることができる。そして、前記2次元での評
価は、対象パターンの着目した線分についてCAD線分
データとSEM線分データとの間における重ねずれ距離
に基づく評価とすることもできる。この場合、得られた
重ねずれ距離を所定の基準値と比較してその重ねずれ距
離に対応する評価値を得るようにすることもできる。
【0011】上述の如くして得られた評価値を段階付け
し、各段階毎に定められた色又は模様等によってその評
価値を表示するようにすることもできる。この場合、対
象パターンの各箇所についての評価値をウエハマップ上
の対応箇所に表示させるようにすることもできる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明による半導体ウエハのパタ
ーン形状評価装置の実施の形態の一例を示すブロック図
である。パターン形状評価装置1は、ステージ2の上に
セットされた半導体ウエハ3上にCADデータに基づい
て形成されたパターン(図示せず)の形状が該CADデ
ータに従ってどの程度正確に形成されているかの仕上が
り具合を評価するための装置である。
【0014】符号4で示されるのは半導体ウエハ3のパ
ターンのうち評価対象となる対象パターンを指定するた
めの指定データを入力する入力装置であり、入力装置4
によって入力された指定データDAはCADナビゲーシ
ョン装置5に送られる。CADナビゲーション装置5
は、パターン観察装置6の観察視野を指定データDAに
よって指定された半導体ウエハ3上の対象パターンに位
置合わせして、パターン観察装置6から対象パターンの
SEM画像データを得るためのものであり、マイクロコ
ンピュータを含んで成る公知のコンピュータ装置に所定
のナビゲーションプログラムをセットして成っている。
CADナビゲーション装置5はこのナビゲーションプロ
グラムに従って動作し、これにより半導体ウエハ3上に
形成されている対象パターンを高倍率に拡大して観察す
るのに必要なパターン観察装置6の観察視野の自動位置
合わせが高精度にて行われるようになっている。
【0015】図2はこのナビゲーションプログラムのフ
ローチャートを示すものであり、以下、図2を参照して
CADナビゲーション装置5による観察視野の自動位置
合わせのためのナビゲーション動作について説明する。
【0016】半導体ウエハ3のパターンのうちの対象パ
ターンを入力装置4によって指定すると、CADナビゲ
ーション装置5からは、この対象パターンの指定に応答
して位置設定信号S1が出力される(ステップ11)。
ステップ12では、位置制御ユニット7が位置設定信号
S1に応答してステージ2を移動させ、これにより、パ
ターン観察装置6の観察視野の中心がこのときの指定さ
れた対象パターンの観察中心と一致するよう半導体ウエ
ハ3がパターン観察装置6に対して相対的に位置決めさ
れる。
【0017】次のステップ13では、CADナビゲーシ
ョン装置5から出力される倍率設定信号S3による指令
によって、パターン観察装置6の観察倍率が、指定され
た対象パターンの観察中心がパターン観察装置6の観察
視野に入るような適宜の低倍率に設定される。この低倍
率は、例えば、ステージ2のステージ精度を考慮し、ス
テージ2の位置決めにおいて予見される位置設定誤差が
あっても指定された対象パターンの観察中心がパターン
観察装置6の観察視野に入るような倍率に定めることが
できる。
【0018】ステップ14では、CADナビゲーション
装置5にパターン観察装置6によって上述した観察条件
の下で得られた対象パターンの低倍率のSEM画像を示
す画像データDBSを取り込み、得られた画像データD
BSはCADナビゲーション装置5内のバッファメモリ
51内に格納される。
【0019】ステップ15では、バッファメモリ51内
に格納された画像データDBSを公知の方法で処理して
そのエッジ抽出を行い、これにより画像データDBSに
基づく対象パターンのエッジ線分データを得る。
【0020】次のステップ16では、ステップ14で得
られた画像データDBSに対応するCAD図形データを
CADデータが格納されているメモリM1から読み出し
てバッファメモリ51に格納する。このCAD図形デー
タはパターン観察装置6の観察中心を中心点としている
パターンの設計図形を表すデータとなっており、この読
み出されたCAD図形データに基づいてCAD線分デー
タを得る。このCAD線分データはCADデータに従う
パターンの線分を示すデータである。
【0021】そして、ステップ17でエッジ線分データ
とCAD線分データとを比較するマッチング処理を行
い、これにより、観察中心とパターン観察装置6の観察
視野の中心との間のずれ量を演算する。このずれ量は観
察平面内でのイメージシフト量として計算される。
【0022】ステップ18では、ステップ17で得られ
たずれ量に従い、観察中心とパターン観察装置6の観察
視野の中心とを一致させるようステージ2を移動させる
ための位置補正信号S2を出力し、位置制御ユニット7
を位置補正信号S2に従って動作させ、これにより観察
中心とパターン観察装置6の観察視野の中心とを一致さ
せる。
【0023】以上の通り、CADナビゲーション装置5
によって、先ず低倍率のSEM画像における観察中心と
パターン観察装置6の実際の観察視野の中心とのずれ量
を演算し、このずれ量がステージ精度に従う位置決め誤
差であるとして、そのずれ量だけステージ2を移動させ
ることにより、パターン観察装置6の観察視野を半導体
ウエハ3のパターンのうちの対象パターンに正確に位置
合わせすることができる。なお、上述した位置合わせの
ための各動作は、パターン観察装置6を移動させて行う
こともできる。
【0024】CADナビゲーション装置5は、以上のよ
うにしてパターン観察装置6の観察視野を半導体ウエハ
3のパターンのうちの対象パターンに正確に位置合わせ
した後、倍率設定信号S3によりパターン観察装置6の
観察倍率を所要の高倍率に設定し、この状態にて対象パ
ターンのSEM画像データDBLをパターン観察装置6
から出力させ、SEM画像データDBLをSEM画像線
分抽出部8に送る。
【0025】SEM画像線分抽出部8に入力されたSE
M画像データDBLは、ここで、SEM画像データDB
Lによって示される対象パターンの線分抽出処理が実行
され、対象パターンの線分データであるSEM線分デー
タDCが出力される。
【0026】CADナビゲーション装置5は、また、メ
モリM1内に格納されているCADデータを読み出し、
このCADデータに基づいて対象パターンに対応するC
AD線分データDDを演算し、出力する。SEM線分デ
ータDCとCAD線分データDDとは評価演算部9に入
力され、ここで対象パターンを2次元的に評価するため
の2次元評価処理が実行される。
【0027】図3には、評価演算部9の構成がブロック
図に示されている。評価演算部9は、CAD線分データ
DDとSEM線分データDCとを受け取ってCAD線分
とSEM線分との重ね合わせ処理を行う線分重ね処理部
91と、線分重ね処理部91からの重ね合わせデータS
91に基づき、対象パターンの端点、幅、隣のパターン
との間隔を評価項目として、各項目について重ねずれ距
離を演算する重ねずれ距離演算部92とを有している。
【0028】重ねずれ距離演算部92からは各評価項目
についての評価演算結果を数値として示した評価結果デ
ータS92が出力され、評価値演算部93に入力され
る。メモリM2には、数値として入力されてくる評価結
果データS92を5段階で評価するためのずれ量評価値
テーブルが格納されており、評価演算部9においては、
入力された数値をこのずれ量評価値テーブルを参照する
ことにより、対象パターンの各評価項目についてその仕
上がり具合を5段階評価し、この評価結果を示す評価値
データDEを出力する構成となっている。
【0029】図1に戻ると、評価演算部9において上述
の如くして得られた評価値データDEは表示部10に送
られ、表示部10では評価値データDEに基づいて半導
体ウエハ3のパターン評価の結果がグラフィック表示さ
れる。
【0030】図4は表示部10での表示画面の一例を示
すもので、21は半導体ウエハ3の表面のパターン形状
を模式的に表すパターン模式図であり、パターン模式図
21では半導体ウエハ3上に26個のセグメントが区劃
されている場合の例が示されている。各セグメントには
CADデータに従って所定のパターンが形成されている
が、図4ではこれらのパターンを表示するのを省略して
いる。半導体ウエハ3の各セグメントに形成されている
パターンの評価結果は、図4中に示されている5段階の
評価に対応して用意された5種類の模様のうちその評価
に対応する模様がパターン模式図21内の該当箇所に表
示されるようになっている。なお、5種類の模様に代え
て、5種類の色を用いた適宜の形状のマークによって表
示する構成としてもよい。
【0031】図5には、表示部10における別の表示形
態の一例が示されている。ここでは、対象パターンPの
各部P1〜P4においての評価結果を図4の5段階表示
模様を用いて表示したもので、各部P1〜P4に評価結
果を示す模様を付した表示形態となっている。ここで、
細線LはCADデータに従う設計上の形状を示してい
る。
【0032】図4又は図5の表示形態によれば、問題箇
所とその評価値とを一度に分かりやすく表示することが
できるという利点が得られる。この結果、欠陥の見落と
しや誤認を大幅に減少させることができる。
【0033】パターン形状評価装置1によれば、ウエハ
上に形成されているパターンの崩れなどを定量的に評価
できるので、生産工程における品質管理の信頼性を向上
させることができるほか、この評価結果を用いて設計、
マスク製造、露出装置、欠陥検査装置、プロセス等の各
工程への改善指示を行うことができる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、半導体ウ
エハ3上に形成されているパターンの崩れなどを定量的
に評価できるので、生産工程における品質管理の信頼性
を向上させることができるほか、この評価結果を用いて
設計、マスク製造、露出装置、欠陥検査装置、プロセス
等の各工程への改善指示を行うことができる。
【0035】また、評価結果の表示を模様や色を用いて
分かりやすく表示することにより、問題箇所とその評価
値とを一度に理解させることができるので、使い勝手が
よく、欠陥の見落としや誤認を大幅に減少させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体ウエハのパターン形状評価
装置の実施の形態の一例を示すブロック図。
【図2】図1に示すナビゲーションプログラムを示すフ
ローチャート。
【図3】図1に示す評価演算部の構成を示すブロック
図。
【図4】図1に示す表示部における表示形態の一例を示
す図。
【図5】図1に示す表示部における別の表示形態の一例
を示す図。
【符号の説明】
1 パターン形状評価装置 2 ステージ 3 半導体ウエハ 4 入力装置 5 CADナビゲーション装置 6 パターン観察装置 7 位置制御ユニット 8 SEM画像線分抽出部 9 評価演算部 10 表示部 51 バッファメモリ 91 線分重ね処理部 92 重ねずれ距離演算部 93 評価値演算部 DA 指定データ DBL SEM画像データ DBS 画像データ DC SEM線分データ DD CAD線分データ DE 評価値データ M1 メモリ M2 メモリ S1 位置設定信号 S2 位置補正信号 S3 倍率設定信号 S91 重ね合わせデータ S92 評価結果データ
フロントページの続き Fターム(参考) 2F067 AA15 AA25 AA26 AA54 AA57 BB01 BB04 CC17 GG08 HH06 JJ05 LL00 RR24 RR30 2F069 AA17 AA44 AA49 AA64 AA96 BB15 GG04 GG07 GG72 HH30 NN00 2G001 AA03 BA07 CA03 FA01 FA06 GA01 GA06 HA07 HA13 JA11 KA03 LA11 MA05 4M106 AA01 BA02 CA39 DA15 DB05 DB21 DJ03 DJ18 DJ20 DJ21 DJ23

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CADデータに従って半導体ウエハ上に
    形成されたパターンの形状を評価するための装置であっ
    て、 評価対象とすべき対象パターンをCADデータ上で指定
    するための指定手段と、 該指定手段に応答し前記対象パターンのSEM画像デー
    タ及び前記対象パターンに対応するCAD線分データを
    得るための手段と、 前記SEM画像データに基づき前記対象パターンの線分
    抽出を行ってSEM線分データを得る手段と、 前記CAD線分データと前記SEM線分データとに基づ
    いて前記対象パターンの2次元評価処理を行う評価処理
    手段と、 該評価処理手段からの評価結果を表示する表示手段とを
    備えたことを特徴とする半導体ウエハのパターン形状評
    価方法及び装置。
  2. 【請求項2】 前記CAD線分データが、前記CADデ
    ータの前記対象パターンに対応するデータに基づいて作
    成される請求項1記載の半導体ウエハのパターン形状評
    価装置。
  3. 【請求項3】 前記2次元評価処理おける評価項目は、
    パターンの端点、幅、間隔、面積のうちから選ばれた少
    なくとも1つである請求項1記載の半導体ウエハのパタ
    ーン形状評価装置。
  4. 【請求項4】 前記2次元評価処理は対象パターンの着
    目した線分についてCAD線分データとSEM線分デー
    タとの間の重ねずれ距離を計算する処理を含んでいる請
    求項1記載の半導体ウエハのパターン形状評価装置。
  5. 【請求項5】 前記重ねずれ距離を所定の基準値と比較
    してその重ねずれ距離に対応する評価値を前記表評価結
    果とした請求項1記載の半導体ウエハのパターン形状評
    価装置。
  6. 【請求項6】 前記重ねずれ距離を所定の基準値と比較
    してその重ねずれ距離に対応する評価値を段階付けした
    ものを前記表評価結果とした請求項1記載の半導体ウエ
    ハのパターン形状評価装置。
  7. 【請求項7】 前記重ねずれ距離を所定の基準値と比較
    してその重ねずれ距離に対応する評価値を段階付けし、
    各段階毎に定められた色、模様等によってその評価値を
    表示手段において表示するようにした請求項1記載の半
    導体ウエハのパターン形状評価装置。
  8. 【請求項8】 前記対象パターンの各箇所についての評
    価値をウエハマップ上の対応箇所に表示させるようにし
    た請求項7記載の半導体ウエハのパターン形状評価装
    置。
  9. 【請求項9】 CADデータに従って半導体ウエハ上に
    形成されたパターンの形状を評価するための方法におい
    て、 評価対象とすべき対象パターンのSEM画像データに基
    づき前記対象パターンの線分抽出を行ってSEM線分デ
    ータを得、前記対象パターンに対応するCAD線分デー
    タと前記SEM線分データとに基づいて前記対象パター
    ンの2次元での評価を行うようにしたことを特徴とする
    半導体ウエハのパターン形状評価方法。
  10. 【請求項10】 前記CAD線分データが、前記CAD
    データの前記対象パターンに対応するデータに基づいて
    作成される請求項9記載の半導体ウエハのパターン形状
    評価方法。
  11. 【請求項11】 前記2次元での評価のための評価項目
    は、パターンの端点、幅、間隔、面積のうちから選ばれ
    た少なくとも1つである請求項10記載の半導体ウエハ
    のパターン形状評価方法。
  12. 【請求項12】 前記2次元での評価のための処理は、
    前記対象パターンの着目した線分についてCAD線分デ
    ータとSEM線分データとの間の重ねずれ距離を計算す
    る処理を含んでいる請求項10記載の半導体ウエハのパ
    ターン形状評価方法。
  13. 【請求項13】 前記重ねずれ距離を所定の基準値と比
    較してその重ねずれ距離に対応する評価値を表評価結果
    とした請求項12記載の半導体ウエハのパターン形状評
    価方法。
  14. 【請求項14】 前記重ねずれ距離を所定の基準値と比
    較してその重ねずれ距離に対応する評価値を段階付けし
    たものを前記表評価結果とした請求項12記載の半導体
    ウエハのパターン形状評価方法。
  15. 【請求項15】 前記重ねずれ距離を所定の基準値と比
    較してその重ねずれ距離に対応する評価値を段階付け
    し、各段階毎に定められた色、模様等によってその評価
    値を表示するようにした請求項12記載の半導体ウエハ
    のパターン形状評価方法。
  16. 【請求項16】 前記対象パターンの各箇所についての
    評価値をウエハマップ上の対応箇所に表示させるように
    した請求項9記載の半導体ウエハのパターン形状評価方
    法。
JP2000214847A 2000-07-14 2000-07-14 半導体ウエハのパターン形状評価方法及び装置 Pending JP2002031525A (ja)

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KR1020010041182A KR20020007998A (ko) 2000-07-14 2001-07-10 반도체 웨이퍼의 패턴형상 평가방법 및 장치
US09/903,601 US20020015518A1 (en) 2000-07-14 2001-07-12 Semiconductor wafer pattern shape evaluation method and device
DE10134240A DE10134240A1 (de) 2000-07-14 2001-07-13 Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung einer Halbleiter-Wafer Strukturform

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