JP2009117691A - Shape measuring method and shape measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】測定の信頼性を向上させ、より高精度な測定を可能とすることにより、生産性の向上を図ることのできる形状測定方法および形状測定装置を提供する。
【解決手段】測定座標位置から回折信号の取得が実行され、検出回折信号記憶部42に検出データが収容される(50)。また、ライブラリ記憶部43内から、所定のライブラリの選択が行われる(51)。次に、演算部44において、取得された検出回折信号とライブラリとの第1の波形マッチングを実行する(52)。次に、再度検出回折信号の取得を行い(54)、ライブラリの選択(55)、および第2の波形マッチングが実行される(57)。次に、第1の波形マッチングの結果と、第2の波形マッチングの結果とで差分を算出し、この値がスペック値を満足するか否かの判定を行う(58)。
【選択図】図2A shape measuring method and a shape measuring apparatus capable of improving productivity by improving measurement reliability and enabling more accurate measurement.
A diffraction signal is acquired from a measurement coordinate position, and detection data is stored in a detected diffraction signal storage unit (50). A predetermined library is selected from the library storage unit 43 (51). Next, the calculation unit 44 performs first waveform matching between the acquired detected diffraction signal and the library (52). Next, detection diffraction signals are acquired again (54), library selection (55), and second waveform matching are executed (57). Next, a difference is calculated between the result of the first waveform matching and the result of the second waveform matching, and it is determined whether or not this value satisfies the spec value (58).
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、半導体製造工程において、微細パターンの寸法又は3次元形状を測定する形状測定方法および形状測定装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring method and a shape measuring apparatus for measuring a dimension or three-dimensional shape of a fine pattern in a semiconductor manufacturing process.
半導体製造工程における微細パターンの検査工程では、光学的に形状をモニターする手法に注目が集まっている。代表的な手法としてスキャタロメトリ(Scatterometry)と呼ばれる技術がある。この技術は、パターンに光を照射して得られた回折信号と、予め測定されるパターンの形状変化を予測してシミュレーションされ算出された仮想回折信号の集まりであるライブラリとでマッチングを行うことによりパターンの形状を推測する方法である(例えば、特許文献1参照。)。 In the inspection process of fine patterns in the semiconductor manufacturing process, attention is focused on a method for optically monitoring the shape. As a representative method, there is a technique called Scatterometry. This technique performs matching between a diffraction signal obtained by irradiating a pattern with light and a library that is a collection of virtual diffraction signals that are simulated and calculated by predicting the shape change of the pattern measured in advance. This is a method for estimating the shape of a pattern (see, for example, Patent Document 1).
この測定方法は、高スループット、高精度なだけでなく、電子ビームを用いた測定手法に比べてパターンへのダメージが少ない等の利点が多く存在する。但し、測定を実行する前にライブラリを作製する必要があり、そのために手間と時間を要する。また、ライブラリとのマッチングにより答えを算出するこのような方法では、パラメータ数が多くなると、解の候補が複数存在してしまい、稀に間違った結果を示す問題が存在していた。以下、実際の例を使って説明を行う。 This measurement method not only has high throughput and high accuracy, but also has many advantages such as less damage to the pattern compared to the measurement method using an electron beam. However, it is necessary to create a library before performing the measurement, which requires labor and time. Further, in such a method of calculating an answer by matching with a library, when the number of parameters increases, a plurality of solution candidates exist, and there is a problem that rarely shows an incorrect result. Hereinafter, an explanation will be given using an actual example.
図14に、上記した技術により、ウエハ内の5点(サイト1〜サイト5)を測定した結果を示す。測定パターンの断面構造は、図3に示す構造であり、測定に用いたライブラリは、図4に示す構成のものである。図3に示すように、測定パターンはレジスト21で形成されている。そして、図4に示すように、レジスト21については、3個の可変パラメ−タ(レジストミドルCD、レジスト高さ、レジスト側壁角度)が設定されている。また、下層膜についても、反射防止膜、下層膜A、下層膜Cについて、3個の可変パラメータが設定されている。なお、パラメータを可変とするか固定とするかは、任意に設定可能であるが、一般的にはプロセスの変化に敏感なパラメータを可変とする場合が多い。
FIG. 14 shows a result of measuring five points (
図14の測定結果に目を向けると、サイト4のボトムCD(Bottom CD(ここでは、レジストの高さに対して下から10%の箇所の線幅と定義している))値だけが他のサイトの結果に比べて小さいことが分かる。一般的に線幅管理はスペック(予め設定された許容値の範囲)を設けて、その値を満足しているか否かで判断するが、この製品の場合では、ボトムCDのスペックが55nm±5nmで設定されているので、サイト4はスペックアウト(スペック外)と判断される。これにより、このウエハはリワークされ再度パターンが形成され、同様な測定が繰り返される。
Looking at the measurement results in FIG. 14, only the bottom CD (Bottom CD (defined here as the line width of 10% from the bottom of the resist height)) value of
しかしながら、このサイト4の測定結果は、以下の理由により実際の寸法が正しく測定されていないことに起因する可能性が高い。下層膜Bの挙動に着目する。サイト4のみ下層膜Bの値が飛び抜けて大きな値を示している。これはプロセスの変動の範囲では説明がつかない。すわなち、サイト4の測定時に、ボトムCDと下層膜Bの波形の変化を読み違えてしまい、結果として誤った値を示した可能性が高い。ちなみに、同じサイト4で測定点を少しずらして(サイト4´と定義する)同様の測定を繰り返すと、今度はボトムCDの値がスペックを満足し、さらに下層膜Bの値も他のサイトと同様な値を示すようになる。
However, there is a high possibility that the measurement result of this
これにより、最初に実行されたサイト4の測定が不正確であったことが分かる。測定が正しく行われているかどうかについては、これまでも、回折信号の比較の際、その一致度から判断する方法があったが、これは明らかに測定がおかしな場合には有効であるが、上記のように微妙な測定ミスを見つけることは不可能であった。
As a result, it can be seen that the measurement of the
従って、誤った測定結果をそのまま信用し、リワークを実行することで、大きな損失を生じてしまうことがあった。逆に、スペックアウトしているサンプルをスペックイン(スペック内)と判断する可能性もあり、この場合は、さらに大きな損失を生ずる結果となる。このように、従来においては、誤測定の発生により、生産性の低下を招くという問題があった。
上記したとおり、従来の技術では、誤測定の発生により、生産性が低下する可能性があり、さらに、測定の信頼性を向上させ、より高精度な測定を可能とすることにより、生産性の向上を図ることのできる形状測定方法および形状測定装置の開発が望まれていた。 As described above, with the conventional technology, productivity may be reduced due to the occurrence of erroneous measurement.In addition, by improving measurement reliability and enabling more accurate measurement, productivity can be improved. It has been desired to develop a shape measuring method and a shape measuring apparatus that can be improved.
本発明は、上記した従来の事情に対処してなされたもので、測定の信頼性を向上させ、より高精度な測定を可能とすることにより、生産性の向上を図ることのできる形状測定方法および形状測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in response to the above-described conventional circumstances, and improves the reliability of measurement and enables measurement with higher accuracy, thereby improving the productivity. And it aims at providing a shape measuring device.
本発明の形状測定方法の一態様は、基板上に形成された半導体装置の微細パターンの寸法又は3次元形状を測定する形状測定方法において、前記基板上の所定の測定箇所の前記微細パターンに光を照射し検出された検出回折信号と、仮想回折信号の集まりであるライブラリとの波形マッチングを行い、前記測定箇所の少なくとも1つ以上のパラメータを求める第1の波形マッチング工程と、前記第1の波形マッチング工程における前記検出回折信号及び前記ライブラリの少なくとも一方を変更して波形マッチングを行い、前記測定箇所の少なくとも1つ以上のパラメータを求める第2の波形マッチング工程と、前記第1の波形マッチング工程と前記第2の波形マッチング工程とによって求められた少なくとも1つ以上のパラメータ同士を比較し、これらの差が予め設定された許容値の範囲内か否かを判定する判定工程と、を具備したことを特徴とする。 One aspect of the shape measuring method of the present invention is a shape measuring method for measuring a dimension or three-dimensional shape of a fine pattern of a semiconductor device formed on a substrate, wherein light is applied to the fine pattern at a predetermined measurement location on the substrate. A first waveform matching step of performing waveform matching between a detected diffraction signal detected by irradiation and a library which is a collection of virtual diffraction signals to obtain at least one parameter of the measurement location; and A second waveform matching step for performing waveform matching by changing at least one of the detected diffraction signal and the library in a waveform matching step to obtain at least one parameter of the measurement location; and the first waveform matching step. And at least one parameter determined by the second waveform matching step , Characterized in that these differences are anda determination step of determining the whether the range of a preset tolerance.
本発明の形状測定装置の一態様は、基板上に形成された半導体装置の微細パターンの寸法又は3次元形状を測定する形状測定装置であって、前記微細パターンに対して所定の条件で入射光を入射させる光源と、前記微細パターンからの回折信号を検出する検出器と、仮想回折信号の集まりであるライブラリを複数記憶するライブラリ記憶部と、前記検出器で検出された検出回折信号を記憶する検出回折信号記憶部と、前記検出回折信号記憶部内の検出回折信号と、前記ライブラリ記憶部内のライブラリとの波形マッチングを行い、少なくとも1つ以上のパラメータを求める演算部と、前記基板上の1つの測定箇所において、前記演算部による前記波形マッチングを、前記検出回折信号及び前記ライブラリの少なくとも一方を変更して複数回行い、これらの複数回の前記波形マッチングの結果得られたパラメータ同士を比較し、これらの差が予め設定された許容値の範囲内か否かを判定するよう制御する制御部と、を具備したことを特徴とする。 One aspect of the shape measuring apparatus of the present invention is a shape measuring apparatus that measures the size or three-dimensional shape of a fine pattern of a semiconductor device formed on a substrate, and is configured to receive incident light under a predetermined condition with respect to the fine pattern. , A detector that detects a diffraction signal from the fine pattern, a library storage unit that stores a plurality of libraries as a collection of virtual diffraction signals, and a detection diffraction signal detected by the detector A detection diffraction signal storage unit, a detection diffraction signal in the detection diffraction signal storage unit, and a waveform matching of the library in the library storage unit to obtain at least one parameter, and a calculation unit on the substrate. At the measurement location, the waveform matching by the calculation unit is performed a plurality of times by changing at least one of the detected diffraction signal and the library. A control unit that compares the parameters obtained as a result of the plurality of waveform matching operations and controls to determine whether or not the difference is within a preset allowable value range. It is characterized by.
本発明によれば、測定の信頼性を向上させ、より高精度な測定を可能とすることにより、生産性の向上を図ることのできる形状測定方法および形状測定装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a shape measuring method and a shape measuring device capable of improving productivity by improving measurement reliability and enabling more accurate measurement.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかる形状測定装置の概略構成を示すものである。図1において実線で囲まれた光学系30は、例えば白色光を発する光源31から入射光33を偏向子32を介して半導体基板上に形成された測定対象37に斜めに入射する。測定対象37からは反射光34が生じ、この反射光34は、検光子35を介して検出器36で検出される。なお、光源31からの入射光33は、光源調整機構45によって調整可能とされている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a shape measuring apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, an
図1において、破線で囲まれた処理部40は、パーソナルコンピュータ等によって構成される。この処理部40は、処理部40を統括的に制御する制御部41と、検出回折信号記憶部42と、ライブラリ記憶部43と、後述する波形マッチング等の演算を行う演算部44とを具備している。なお、測定を実行する前にライブラリ記憶部43にライブラリを設定しておく必要がある。ライブラリの作製については後で説明を行う。また、測定に必要な情報は制御部41にレシピの形で事前にインプットされる。
In FIG. 1, a
次に、図2を参照して測定までの流れを説明する。まず測定に必要な全ての情報が盛り込まれたレシピが制御部41にインプットされ、このレシピを使って測定がスタートされる。ここで測定に必要な情報とは、特に、測定座標、光の照射角度、使用されるライブラリ情報、マッチングの情報、スペック値等を指している。 Next, the flow up to the measurement will be described with reference to FIG. First, a recipe including all information necessary for measurement is input to the control unit 41, and measurement is started using this recipe. Here, the information necessary for the measurement particularly refers to measurement coordinates, light irradiation angle, library information used, matching information, specification values, and the like.
測定が開始されると、制御部41内のレシピの指示に従い、測定座標位置から回折信号の取得が実行され、検出回折信号記憶部42に検出データが収容される(50)。また、ライブラリ記憶部43内から、所定のライブラリの選択が行われる(51)。その後、演算部44において、取得された検出回折信号とライブラリとの波形マッチングを実行する(52)。以上によって第1の波形マッチング工程が完了する。 When the measurement is started, the diffraction signal is acquired from the measurement coordinate position according to the instruction of the recipe in the control unit 41, and the detection data is stored in the detected diffraction signal storage unit 42 (50). A predetermined library is selected from the library storage unit 43 (51). Thereafter, the calculation unit 44 performs waveform matching between the acquired detected diffraction signal and the library (52). Thus, the first waveform matching process is completed.
次いで、第2の波形マッチング工程に移る。この第2の波形マッチング工程において、検出回折信号取得が必要な場合と、必要でない場合とによって実行する工程が異なる(53)。本実施形態では、改めて検出回折信号を取得する場合について説明する。この場合、制御部41内のレシピの指示に従い検出回折信号の取得を行い(54)、ライブラリの選択(55)、およびマッチングが実行され(57)、第2の波形マッチング工程が完了する。 Next, the second waveform matching process is performed. In the second waveform matching step, the step to be executed differs depending on whether the detection diffraction signal acquisition is necessary or not (53). In this embodiment, a case where a detection diffraction signal is acquired again will be described. In this case, the detected diffraction signal is acquired according to the instruction of the recipe in the control unit 41 (54), library selection (55) and matching are executed (57), and the second waveform matching process is completed.
次いで、第1の波形マッチング工程の結果と、第2の波形マッチング工程の結果とで差分を算出する。この算出された値は、制御部41内のレシピに予め設定したスペック値と比較され、スペック値を満足するか否かの判定が行われる(58)。 Next, a difference is calculated between the result of the first waveform matching process and the result of the second waveform matching process. This calculated value is compared with a spec value preset in a recipe in the control unit 41, and it is determined whether or not the spec value is satisfied (58).
ここで、上記の判定の結果、スペック値を満足する場合は、そこでその測定点での測定は終了し、制御部41内のレシピの指示に従って、第1の波形マッチング工程の結果あるいは第2の波形マッチング工程の結果、もしくはこれらの結果の平均値等を結果とする。一方、スペックを満たさない場合には、再度、第3の波形マッチング工程に移り、回折信号の取得(54)、およびライブラリの選択(55)が再度行われ、マッチングが実行される(57)。この第3の波形マッチング工程の結果は、上記した第1および第2の波形マッチング工程の結果と比較され、同じようにスペック判定がなされ(58)、基本的にはスペック判定が満足するまで測定を継続することになる。 If the specification value is satisfied as a result of the above determination, the measurement at the measurement point ends there, and the result of the first waveform matching process or the second waveform is determined according to the recipe instruction in the control unit 41. The result of the waveform matching process or the average value of these results is taken as the result. On the other hand, when the specification is not satisfied, the process proceeds to the third waveform matching step again, and diffraction signal acquisition (54) and library selection (55) are performed again, and matching is executed (57). The result of the third waveform matching process is compared with the results of the first and second waveform matching processes described above, and the spec determination is made in the same manner (58), and basically measured until the spec determination is satisfied. Will continue.
以下、実際に具体的な例を挙げて説明を行う。本実施形態で適用した測定パターンは、図3に示されるように、レジスト21で形成され、その下に反射防止膜23、下層膜A24、下層膜B25、下層膜C26、下層膜D27、下層膜E28のそれぞれの膜が存在する。なお、図3に示す矢印22は、実際の管理に用いるパラメ―タであるレジスト21のボトムCDを示している。この構造を考慮して予めライブラリを作製する必要がある。ここでライブラリとは上記したように、形状変化に伴う回折信号の変化を予めシミュレーションにより予測し、予測された複数の仮想回折信号を集めたものを指す。
Hereinafter, an actual example will be described. As shown in FIG. 3, the measurement pattern applied in the present embodiment is formed of a resist 21, and an
本実施形態で使用したライブラリのパラメ−タを図4に示す。9個のパラメ−タが存在し、そのうち6個のパラメ−タを可変、3個のパラメ−タを固定値(ステップが1のものが固定値である。)としている。もちろん全てを可変パラメ−タと設定することも可能であるが、ライブラリのサイズ等を考慮して固定パラメ−タを設定する場合が多い。また、可変パラメ−タの範囲は実際の測定対象が変動する範囲を十分に網羅されることが重要となる。この様に作製されたライブラリをライブラリ記憶部43にインプットすることで測定の実行に移ることが可能となる。
FIG. 4 shows library parameters used in this embodiment. There are nine parameters, of which six parameters are variable, and three parameters are fixed values (one with 1 step is a fixed value). Of course, it is possible to set all of them as variable parameters, but in many cases, fixed parameters are set in consideration of the size of the library. In addition, it is important that the range of the variable parameter sufficiently covers the range in which the actual measurement object varies. It is possible to shift to the execution of measurement by inputting the library created in this manner to the
次いで測定を実行する。制御部41内のレシピをスタートし、まずは回折信号の取得が行われる。このとき測定される座標位置あるいは光の入射角度等必要な情報は全てレシピ内に含まれている。取得された検出回折信号は、一旦検出回折信号記憶部42に記憶される。そして、演算部44によって、ライブラリ記憶部43にあるライブラリと、検出回折信号記憶部42に記憶された検出回折信号の波形マッチングが実行され、第1の波形マッチング工程が行われる。この際、どのライブラリを選択するかについてもレシピにインプットされている。
The measurement is then performed. A recipe in the control unit 41 is started, and first, a diffraction signal is acquired. All necessary information such as the coordinate position or the incident angle of light measured at this time is included in the recipe. The acquired detection diffraction signal is temporarily stored in the detection diffraction
上記の波形マッチングによって得られた結果の一例を図5に示す。図5に示す例では、可変パラメ−タの全ての結果を表示しており、ボトムCD=55.26094nm、高さ=132.6824nm、側壁角度=89.81015度、反射防止膜=90.96378nm、アモルファスシリコン=38.81566nm、窒化膜=23.7364nmである。但し、実際管理に用いるパラメ―タはボトムCDのみである。 An example of the result obtained by the above waveform matching is shown in FIG. In the example shown in FIG. 5, all the results of the variable parameters are displayed, bottom CD = 55.26094 nm, height = 132.6824 nm, side wall angle = 89.81015 degrees, antireflection film = 90.37878 nm. Amorphous silicon = 38.81566 nm and nitride film = 23.7364 nm. However, the bottom CD is the only parameter used for actual management.
次いで、第2の波形マッチング工程の実行に移る。本実施形態の場合は、改めて検出回折信号の取得を実行するためレシピにインプットされた情報に基づいて、再度検出回折信号の取得を行う。その際、本実施形態では図6に示すように、1回目の計測場所61から1μm右にずらした2回目の計測場所62において検出回折信号の取得を実行する。なお、ずらし量については本実施形態では1μmと設定したが、測定対象が十分にエリアを有していれば1μmにこだわる必要は無く、1μmより十分に大きくしても、また小さくしても問題は無い。 Next, the second waveform matching process is executed. In the case of the present embodiment, the detection diffraction signal is acquired again based on the information input to the recipe in order to execute acquisition of the detection diffraction signal anew. At this time, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the detection diffraction signal is acquired at the second measurement location 62 shifted to the right by 1 μm from the first measurement location 61. In this embodiment, the shift amount is set to 1 μm. However, if the measurement target has a sufficient area, it is not necessary to stick to 1 μm, and even if it is sufficiently larger or smaller than 1 μm, there is a problem. There is no.
その後、ライブラリを選択するが、本実施形態では第1の波形マッチングと同じライブラリを採用し、マッチングを実行している。これにより第2の波形マッチング工程が完了する。これによって得られた結果の一例を図7に示す。図7に示す例では、可変パラメ−タの全ての結果を表示しており、ボトムCD=42.15739nm、高さ=133.3472nm、側壁角度=89.30516度、反射防止膜=89.30516nm、アモルファスシリコン=39.65079nm、窒化膜=163.9193nmである。 Thereafter, a library is selected. In the present embodiment, the same library as that of the first waveform matching is adopted and matching is executed. This completes the second waveform matching process. An example of the result obtained by this is shown in FIG. In the example shown in FIG. 7, all the results of the variable parameters are displayed, bottom CD = 42.15739 nm, height = 133.472 nm, sidewall angle = 89.30516 degrees, antireflection film = 89.30516 nm. Amorphous silicon = 39.65079 nm and nitride film = 163.9193 nm.
次いで、第1の波形マッチングの結果と第2の波形マッチングの結果の差分を算出する。ボトムCDの差分は13.1nmとなる。これは予め設定したスペック値である1nmを大きく超えているため、第1の波形マッチングあるいは第2の波形マッチングが正しく実行されていないことが推測される。このことは、窒化膜の測定結果が第1の波形マッチングでは、23.7364nm、第2の波形マッチングでは、163.9193nmと大きく相違していることからも推測される。ここで、スペック値は装置の繰り返し再現性とプロセスの実力から設定されるべきものであり、本実施例では1nmと設定した。 Next, the difference between the first waveform matching result and the second waveform matching result is calculated. The difference of the bottom CD is 13.1 nm. Since this greatly exceeds the preset specification value of 1 nm, it is estimated that the first waveform matching or the second waveform matching is not correctly executed. This is also inferred from the fact that the measurement result of the nitride film is greatly different from 23.7364 nm in the first waveform matching and 163.9193 nm in the second waveform matching. Here, the spec value should be set from the repeatability of the apparatus and the ability of the process, and in this example, it was set to 1 nm.
次いで、第3の波形マッチング工程に移る。本実施形態では、第2の波形マッチング工程と同様に座標を変えて回折信号の取得を実行する。すなわち、図6に示すように、座標位置を1μmさらに右にずらした3回目の計測場所63とする。次いで、ライブラリによるマッチングを実行し、第3の波形マッチングが実行される。この結果の一例を図8に示す。図8に示す例では、可変パラメ−タの全ての結果を表示しており、ボトムCD=55.37311nm、高さ=132.4951nm、側壁角度=87.35832度、反射防止膜=91.40119nm、アモルファスシリコン=38.04964nm、窒化膜=27.13452nmである。 Next, the third waveform matching process is performed. In the present embodiment, the diffraction signal is acquired by changing the coordinates as in the second waveform matching step. That is, as shown in FIG. 6, the third measurement location 63 is obtained by shifting the coordinate position by 1 μm further to the right. Next, matching by the library is executed, and third waveform matching is executed. An example of the result is shown in FIG. In the example shown in FIG. 8, all the results of the variable parameters are displayed, bottom CD = 55.37311 nm, height = 132.4951 nm, sidewall angle = 87.35832 degrees, antireflection film = 91.11919 nm. Amorphous silicon = 38.04964 nm and nitride film = 27.13452 nm.
次いで、第1と第3、第2と第3の波形マッチングによる測定結果の差分を求める。それぞれ
(第1の結果)−(第3の結果)=−0.113nm
(第2の結果)−(第3の結果)=−13.216nm
となり、第1と第3の結果の差分がスペック1nmを満足していることが分かり。すなわち第2の測定が信頼できないことが示された。
Next, the difference between the measurement results by the first and third, second and third waveform matching is obtained. Each (first result)-(third result) =-0.113 nm
(Second result) − (third result) = − 13.216 nm
It turns out that the difference between the first and third results satisfies the specification of 1 nm. That is, the second measurement was shown to be unreliable.
本実施形態では、最終的な測定結果は第1の結果を採用する。ここで第3の結果を採用しても問題ないし、もしくは第1と第3の結果の平均値を利用しても問題ない。なお、本実施例では第3の測定でスペック値を満足したが、基本的にはスペック値を満足するまで測定を繰り返す。あるいは繰り返しの上限を設けて、その上限回数まで達した場合は測定される条件等を見直す必要が生じる。 In the present embodiment, the first measurement result is adopted as the final measurement result. Here, there is no problem even if the third result is adopted, or there is no problem if the average value of the first and third results is used. In this example, the specification value was satisfied in the third measurement, but basically the measurement is repeated until the specification value is satisfied. Alternatively, when an upper limit of repetition is provided and the upper limit number is reached, it is necessary to review the conditions to be measured.
また、本実施例ではボトムCDの値にスペックを設けて、判断を行ったが、もちろん他の可変パラメータを使って同様にスペック判定しても良いし、あるいは、複数のパラメータにスペックを設けて判断することも有効であることは明らかである。上記のように、本実施形態では、マッチングを複数回実行することにより、測定の信頼性を確認することが可能となり高精度の測定を実現することが可能となる。 Further, in this embodiment, the specification is made for the value of the bottom CD, and the determination is made. Of course, the specification may be judged in the same manner using other variable parameters, or the specifications may be provided for a plurality of parameters. It is clear that judgment is also effective. As described above, in the present embodiment, by performing the matching a plurality of times, it is possible to confirm the reliability of the measurement and to realize a highly accurate measurement.
次に、第2実施形態につい説明する。なお、この第2実施形態では、前述した図1に示した形状測定装置を使用して測定を行うので、重複した説明は省略する。この第2実施形態では、制御部41に入力されるレシピには、光源31から偏向子32を介して半導体基板上に形成された測定対象37に斜めに入射する入射光33の入射角度についての情報が含まれており、制御部41内のレシピからの指示に従って光源調整機構45は入射角度のセッテングを行う。
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, since the measurement is performed using the shape measuring apparatus shown in FIG. 1 described above, a duplicate description is omitted. In the second embodiment, the recipe input to the control unit 41 includes an incident angle of incident light 33 incident obliquely on the
図2を参照して、第2実施形態の工程について説明する。まず測定に必要な全ての情報が盛り込まれたレシピが制御部41にインプットされ、このレシピを使って測定がスタートされる。ここで測定に必要な情報とは、特に、測定座標、光の照射角度、使用されるライブラリ情報、マッチングの情報、スペック値等を指している。 With reference to FIG. 2, the process of 2nd Embodiment is demonstrated. First, a recipe including all information necessary for measurement is input to the control unit 41, and measurement is started using this recipe. Here, the information necessary for the measurement particularly refers to measurement coordinates, light irradiation angle, library information used, matching information, specification values, and the like.
測定が開始されると、制御部41内のレシピの指示に従い、測定座標位置から回折信号の取得が実行され、検出回折信号記憶部42に検出データが収容される(50)。また、ライブラリ記憶部43内から、所定のライブラリの選択が行われる(51)。その後、演算部44において、取得された検出回折信号とライブラリとの波形マッチングを実行する(52)。以上によって第1の波形マッチング工程が完了する。ここまでは第1実施形態と同じである。 When the measurement is started, the diffraction signal is acquired from the measurement coordinate position according to the instruction of the recipe in the control unit 41, and the detection data is stored in the detected diffraction signal storage unit 42 (50). A predetermined library is selected from the library storage unit 43 (51). Thereafter, the calculation unit 44 performs waveform matching between the acquired detected diffraction signal and the library (52). Thus, the first waveform matching process is completed. The steps so far are the same as those in the first embodiment.
次いで、第2の波形マッチング工程に移る。この第2実施形態の場合においても回折信号の取得は繰り返すが、その際、第1の波形マッチング工程と同じ半導体基板上の座標位置で回折信号の取得を実行する、但し、光の入射角度は第1の波形マッチング工程とは異ならせる。入射角度の調整は、制御部41にインプットされたレシピの情報に従って光源調整機構45により実行される。この第2実施形態では、第1の波形マッチング工程における第1の測定は76度、第2の波形マッチング工程における第2の測定は77度で回折信号の取得を実行している(54)。 Next, the second waveform matching process is performed. Even in the case of the second embodiment, the acquisition of the diffraction signal is repeated, but at this time, the acquisition of the diffraction signal is executed at the same coordinate position on the semiconductor substrate as in the first waveform matching step, provided that the incident angle of light is Different from the first waveform matching step. The adjustment of the incident angle is executed by the light source adjustment mechanism 45 in accordance with recipe information input to the control unit 41. In this second embodiment, the diffraction signal is acquired at 76 degrees for the first measurement in the first waveform matching process and at 77 degrees for the second measurement in the second waveform matching process (54).
その後、ライブラリ記憶部43からライブラリを選択し(55)、マッチングを実行し(57)、第2の波形マッチング工程が完了する。この際利用するライブラリは、入射角度77度で入射されることを考慮して作製されたものである。 Thereafter, a library is selected from the library storage unit 43 (55), matching is executed (57), and the second waveform matching process is completed. The library used at this time was prepared in consideration of incidence at an incident angle of 77 degrees.
次いで、第1の波形マッチング工程の結果と、第2の波形マッチング工程の結果とで差分を算出する。この算出された値は、制御部41内のレシピに予め設定されたスペック値と比較され、スペック値を満足するか否かの判定が行われる(58)。 Next, a difference is calculated between the result of the first waveform matching process and the result of the second waveform matching process. The calculated value is compared with a spec value preset in the recipe in the control unit 41, and it is determined whether or not the spec value is satisfied (58).
ここで、上記の判定の結果、スペック値を満足する場合は、そこでその測定点での測定は終了し、制御部41内のレシピの指示に従って、第1の波形マッチング工程の結果あるいは第2の波形マッチング工程の結果、もしくはこれらの結果の平均値等を結果とする。一方、スペックを満たさない場合には、再度、第3の波形マッチング工程に移り、回折信号の取得(54)、およびライブラリの選択(55)が再度行われ、マッチングが実行される(57)。この第3の波形マッチング工程の結果は、上記した第1および第2の波形マッチング工程の結果と比較され、同じようにスペック判定がなされ、基本的にはスペック判定が満足するまで測定を継続することになる。 If the specification value is satisfied as a result of the above determination, the measurement at the measurement point ends there, and the result of the first waveform matching process or the second waveform is determined according to the recipe instruction in the control unit 41. The result of the waveform matching process or the average value of these results is taken as the result. On the other hand, when the specification is not satisfied, the process proceeds to the third waveform matching step again, and diffraction signal acquisition (54) and library selection (55) are performed again, and matching is executed (57). The result of the third waveform matching process is compared with the results of the first and second waveform matching processes described above, the spec determination is made in the same manner, and the measurement is basically continued until the spec determination is satisfied. It will be.
以下、実際に具体的な例を挙げて説明を行う。本第2実施形態で適用した測定パターンは、第1実施形態と同様に、図3に示した構造とされている。制御部41内のレシピをスタートすることで、まずは検出回折信号の取得が行われる。このとき測定される座標位置あるいは光の入射角度等必要な情報は全てレシピ内に含まれている。本第2実施形態では、図1に示す光の入射角度θは76度に設定した。取得された検出回折信号は、一旦検出回折信号記憶部42に記憶される。そして、演算部44によって、ライブラリ記憶部43にあるライブラリと、検出回折信号記憶部42に記憶された検出回折信号の波形マッチングが実行され、第1の波形マッチング工程が行われる。
Hereinafter, an actual example will be described. The measurement pattern applied in the second embodiment has the structure shown in FIG. 3 as in the first embodiment. First, the detection diffraction signal is acquired by starting the recipe in the control unit 41. All necessary information such as the coordinate position or the incident angle of light measured at this time is included in the recipe. In the second embodiment, the incident angle θ of light shown in FIG. 1 is set to 76 degrees. The acquired detection diffraction signal is temporarily stored in the detection diffraction
上記の波形マッチングによって、前述した図5に示したような結果が得られる。図5に示した例では、可変パラメ−タの全ての結果を表示している。但し、本第2実施形態で実際管理に用いるパラメ―タはボトムCD(レジストの高さの下から10%の箇所の線幅)のみである。
By the above waveform matching, the result as shown in FIG. 5 is obtained. In the example shown in FIG. 5, all the results of the variable parameters are displayed. However, the parameter actually used for management in the second embodiment is only the bottom CD (the line width at a
次いで、第2の波形マッチング工程の実行に移る。本第2実施形態の場合は、改めて検出回折信号の取得を実行するためレシピにインプットされた情報に基づいて、再度検出回折信号の取得を行う。その際、光の入射角度を変化させる。本第2実施形態の場合、光の入射角度θを77度に設定した。測定座標については、本第2実施形態の場合、1回目の測定と同じ位置で測定を行ったが、同じ場所である必要は無く第1実施形態と同じように左右にずらして実行しても問題は無い。 Next, the second waveform matching process is executed. In the case of the second embodiment, the detection diffraction signal is acquired again based on the information input to the recipe in order to execute acquisition of the detection diffraction signal anew. At that time, the incident angle of light is changed. In the case of the second embodiment, the incident angle θ of light is set to 77 degrees. As for the measurement coordinates, in the case of the second embodiment, the measurement was performed at the same position as the first measurement. However, the measurement coordinates need not be the same place, and may be shifted to the left and right as in the first embodiment. There is no problem.
その後、制御部41内のレシピ情報に基づき、ライブラリ記憶部43内のライブラリを選択するが、当然このライブラリは光の入射角度が77度であることを考慮して作製されたものである。次いで、選択したライブラリにより検出回折信号の波形マッチングを実行し第2の波形マッチング工程が完了する。これによって得られた結果の一例を図9に示す。図9に示す例では、可変パラメ−タの全ての結果を表示しており、ボトムCD=54.6233nm、高さ=131.3727nm、側壁角度=88.25489度、反射防止膜=91.27425nm、アモルファスシリコン=38.06594nm、窒化膜=27.56224nmである。
Thereafter, a library in the
次いで、第1の波形マッチングの結果と第2の波形マッチングの結果の差分を算出する。ボトムCDの差分は0.64nmとなる。これは予め設定したスペック値である1nmを満足しているため、第1の波形マッチング及び第2の波形マッチングが正しく実行されていると推測される。 Next, the difference between the first waveform matching result and the second waveform matching result is calculated. The difference of the bottom CD is 0.64 nm. Since this satisfies the preset specification value of 1 nm, it is estimated that the first waveform matching and the second waveform matching are correctly executed.
本第2実施形態では、最終的な測定結果は第1の結果を採用する。ここで第2の結果を採用しても問題ないし、もしくは第1と第2の結果の平均値を利用しても問題ない。どれを選択するかは予めレシピに設定しておけば良い。なお、上記の例では第2の測定でスペック値を満足したが、基本的にはスペック値を満足するまで測定を繰り返す。あるいは繰り返しの上限を設けて、その上限回数まで達した場合は測定される条件等を見直す必要が生じる。 In the second embodiment, the first measurement result is the first measurement result. Here, there is no problem even if the second result is adopted, or there is no problem if the average value of the first and second results is used. Which one to select may be set in the recipe in advance. In the above example, the specification value is satisfied in the second measurement, but basically the measurement is repeated until the specification value is satisfied. Alternatively, when an upper limit of repetition is provided and the upper limit number is reached, it is necessary to review the conditions to be measured.
上記の第2実施形態では、入射角度を変えて測定を実行することで、測定箇所を全くずらすことなく異なる組み合わせでマッチングを複数回実行することが可能となり、測定の信頼性を確認することが可能となり高精度の測定を実現することが可能となる。 In the second embodiment described above, by performing measurement while changing the incident angle, it is possible to perform matching multiple times with different combinations without shifting the measurement location at all, and confirming the reliability of the measurement. This makes it possible to achieve highly accurate measurement.
次に、第3実施形態について説明する。なお、この第3実施形態では、前述した図1に示した形状測定装置を使用して測定を行うので、重複した説明は省略する。 Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, since the measurement is performed using the shape measuring apparatus shown in FIG. 1 described above, a duplicate description is omitted.
図2を参照して、第3実施形態の工程について説明する。まず測定に必要な全ての情報が盛り込まれたレシピが制御部41にインプットされ、このレシピを使って測定がスタートされる。ここで測定に必要な情報とは、特に、測定座標、光の照射角度、使用されるライブラリ情報、マッチングの情報、スペック値等を指している。 With reference to FIG. 2, the process of 3rd Embodiment is demonstrated. First, a recipe including all information necessary for measurement is input to the control unit 41, and measurement is started using this recipe. Here, the information necessary for the measurement particularly refers to measurement coordinates, light irradiation angle, library information used, matching information, specification values, and the like.
測定が開始されると、制御部41内のレシピの指示に従い、測定座標位置から回折信号の取得が実行され、検出回折信号記憶部42に検出データが収容される(50)。また、ライブラリ記憶部43内から、所定のライブラリの選択が行われる(51)。その後、演算部44において、取得された検出回折信号とライブラリとの波形マッチングを実行する(52)。以上によって第1の波形マッチング工程が完了する。 When the measurement is started, the diffraction signal is acquired from the measurement coordinate position according to the instruction of the recipe in the control unit 41, and the detection data is stored in the detected diffraction signal storage unit 42 (50). A predetermined library is selected from the library storage unit 43 (51). Thereafter, the calculation unit 44 performs waveform matching between the acquired detected diffraction signal and the library (52). Thus, the first waveform matching process is completed.
次いで、第2の波形マッチング工程に移る。この第3実施形態の場合改めて回折信号の取得を実行する必要は無い(53)。その代わりとして第1の波形マッチング工程で利用したライブラリとは異なるライブラリを使ってマッチングを実行する。どのライブラリを使うかは制御部41内のレシピ情報に基づいて選択され(56)、波形マッチングが実行され(57)、第2の波形マッチング工程が完了する。 Next, the second waveform matching process is performed. In the case of the third embodiment, it is not necessary to newly acquire the diffraction signal (53). Instead, matching is performed using a library different from the library used in the first waveform matching step. Which library is used is selected based on recipe information in the control unit 41 (56), waveform matching is executed (57), and the second waveform matching process is completed.
次いで、第1の波形マッチング工程の結果と、第2の波形マッチング工程の結果とで差分を算出する。この算出された値は、制御部41内のレシピに予め設定したスペック値と比較され、スペック値を満足するか否かの判定が行われる(58)。 Next, a difference is calculated between the result of the first waveform matching process and the result of the second waveform matching process. This calculated value is compared with a spec value preset in a recipe in the control unit 41, and it is determined whether or not the spec value is satisfied (58).
上記の判定の結果、スペック値を満足する場合は、そこでその測定点での測定は終了し、制御部41内のレシピの指示に従って、第1の波形マッチング工程の結果あるいは第2の波形マッチング工程の結果、もしくはこれらの結果の平均値等を結果とする。一方、スペックを満たさない場合には、再度、第3の波形マッチング工程に移り、回折信号の取得(54)、およびライブラリの選択(55)が再度行われ、波形マッチングが実行される(56)。この第3の波形マッチング工程の結果は、上記した第1および第2の波形マッチング工程の結果と比較され、同じようにスペック判定がなされ、基本的にはスペック判定が満足するまで測定を継続することになる。 As a result of the above determination, if the specification value is satisfied, the measurement at the measurement point is ended, and the result of the first waveform matching process or the second waveform matching process is performed according to the recipe instruction in the control unit 41. Or the average of these results. On the other hand, if the specification is not satisfied, the process proceeds to the third waveform matching step again, and diffraction signal acquisition (54) and library selection (55) are performed again, and waveform matching is executed (56). . The result of the third waveform matching process is compared with the results of the first and second waveform matching processes described above, the spec determination is made in the same manner, and the measurement is basically continued until the spec determination is satisfied. It will be.
以下、実際に具体的な例を挙げて説明を行う。本第3実施形態で適用した測定パターンは、第1実施形態と同様に、図3に示した構造とされている。制御部41内のレシピをスタートすることで、まずは検出回折信号の取得が行われる。このとき測定される座標位置あるいは光の入射角度等の必要な情報は全てレシピ内に含まれている。取得された検出回折信号は、一旦検出回折信号記憶部42に記憶される。そして、演算部44によって、ライブラリ記憶部43にあるライブラリと、検出回折信号記憶部42に記憶された検出回折信号の波形マッチングが実行され、第1の波形マッチング工程が行われる。ここで選択されたライブラリのパラメータ情報については前述した図4に示してある。
Hereinafter, an actual example will be described. The measurement pattern applied in the third embodiment has the structure shown in FIG. 3 as in the first embodiment. First, the detection diffraction signal is acquired by starting the recipe in the control unit 41. All necessary information such as the coordinate position or the incident angle of light measured at this time is included in the recipe. The acquired detection diffraction signal is temporarily stored in the detection diffraction
上記の波形マッチングによって、前述した図5に示したような結果が得られる。図5に示した例では、可変パラメ−タの全ての結果を表示している。但し、本第3実施形態で実際管理に用いるパラメ―タはボトムCD(レジストの高さの下から10%の箇所の線幅)のみである。 By the above waveform matching, the result as shown in FIG. 5 is obtained. In the example shown in FIG. 5, all the results of the variable parameters are displayed. However, the parameter used for actual management in the third embodiment is only the bottom CD (the line width at 10% from the bottom of the resist height).
次いで、第2の波形マッチング工程の実行に移る。本第3実施形態の場合は、第1の波形マッチング工程で取得した回折信号を使うため改めて回折信号を取得する必要は無い。その代わりに第1の波形マッチング工程で使用したライブラリとは異なるライブラリを選択する。ここで選択されたライブラリの情報を図10に示す。当然、このライブラリも第1の波形マッチング工程で使ったライブラリと同様に予め準備しておく必要がある。第1の波形マッチング工程と第2の波形マッチング工程で使用したライブラリの違いは下層膜Cのパラメータ範囲だけである。ここでは、1つのパラメータのみで変化させたが複数のパラメータに違いを持たせても問題は無い、またステップサイズ等他のパラメータを変化させても同様の効果を得ることは可能である。 Next, the second waveform matching process is executed. In the case of the third embodiment, since the diffraction signal acquired in the first waveform matching process is used, it is not necessary to acquire the diffraction signal again. Instead, a library different from the library used in the first waveform matching process is selected. Information on the library selected here is shown in FIG. Of course, this library also needs to be prepared in advance, like the library used in the first waveform matching process. The only difference between the libraries used in the first waveform matching step and the second waveform matching step is the parameter range of the lower layer film C. Here, the change is made by only one parameter, but there is no problem even if a plurality of parameters are different, and the same effect can be obtained by changing other parameters such as the step size.
その後、このライブラリを使って波形マッチングを実行し、第2の波形マッチング工程が完了する。これによって得られた結果の一例を図11に示す。図11に示す例では、可変パラメ−タの全ての結果を表示しており、ボトムCD=55.57976nm、高さ=132.169nm、側壁角度=89.68176度、反射防止膜=91.22094nm、アモルファスシリコン=38.98743nm、窒化膜=23.89133nmである。 Thereafter, waveform matching is executed using this library, and the second waveform matching process is completed. An example of the result obtained by this is shown in FIG. In the example shown in FIG. 11, all the results of the variable parameters are displayed, bottom CD = 55.57976 nm, height = 132.169 nm, sidewall angle = 89.68176 degrees, antireflection film = 91.20994 nm. Amorphous silicon = 38.98743 nm and nitride film = 23.889133 nm.
次いで、第1の波形マッチングの結果と第2の波形マッチングの結果の差分を算出する。ボトムCDの差分は0.32nmとなる。これは予め設定したスペック値である1nmを満足しているため、第1の波形マッチング及び第2の波形マッチングが正しく実行されていると推測される。 Next, the difference between the first waveform matching result and the second waveform matching result is calculated. The difference of the bottom CD is 0.32 nm. Since this satisfies the preset specification value of 1 nm, it is estimated that the first waveform matching and the second waveform matching are correctly executed.
本第3実施形態では、最終的な測定結果は第1の結果を採用する。ここで第2の結果を採用しても問題ないし、もしくは第1と第2の結果の平均値を利用しても問題ない。なお、上記の例では第2の測定でスペック値を満足したが、基本的にはスペック値を満足するまで測定を繰り返す。あるいは繰り返しの上限を設けて、その上限回数まで達した場合は測定される条件等を見直す必要が生じる。 In the third embodiment, the first measurement result is adopted as the final measurement result. Here, there is no problem even if the second result is adopted, or there is no problem if the average value of the first and second results is used. In the above example, the specification value is satisfied in the second measurement, but basically the measurement is repeated until the specification value is satisfied. Alternatively, when an upper limit of repetition is provided and the upper limit number is reached, it is necessary to review the conditions to be measured.
上記の第3実施形態では、ライブラリを予め複数準備しておくことで、短時間で異なる組み合わせによる波形マッチングを複数回実行することが可能となり、測定の信頼性を確認することが可能となり高精度の測定を実現することが可能となる。 In the third embodiment, by preparing a plurality of libraries in advance, it is possible to execute waveform matching with different combinations in a short time, a plurality of times, and it is possible to check the reliability of the measurement with high accuracy. Measurement can be realized.
次に、第4実施形態について説明する。なお、この第4実施形態では、前述した図1に示した形状測定装置を使用して測定を行うので、重複した説明は省略する。 Next, a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, since the measurement is performed using the shape measuring apparatus shown in FIG. 1 described above, a duplicate description is omitted.
図2を参照して、第4実施形態の工程について説明する。まず測定に必要な全ての情報が盛り込まれたレシピが制御部41にインプットされ、このレシピを使って測定がスタートされる。ここで測定に必要な情報とは、特に、測定座標、光の照射角度、使用されるライブラリ情報、マッチングの情報、スペック値等を指している。 With reference to FIG. 2, the process of 4th Embodiment is demonstrated. First, a recipe including all information necessary for measurement is input to the control unit 41, and measurement is started using this recipe. Here, the information necessary for the measurement particularly refers to measurement coordinates, light irradiation angle, library information used, matching information, specification values, and the like.
測定が開始されると、制御部41内のレシピの指示に従い、測定座標位置から回折信号の取得が実行され、検出回折信号記憶部42に検出データが収容される(50)。また、ライブラリ記憶部43内から、所定のライブラリの選択が行われる(51)。その後、演算部44において、取得された検出回折信号とライブラリとの波形マッチングを実行する(52)。以上によって第1の波形マッチング工程が完了する。 When the measurement is started, the diffraction signal is acquired from the measurement coordinate position according to the instruction of the recipe in the control unit 41, and the detection data is stored in the detected diffraction signal storage unit 42 (50). A predetermined library is selected from the library storage unit 43 (51). Thereafter, the calculation unit 44 performs waveform matching between the acquired detected diffraction signal and the library (52). Thus, the first waveform matching process is completed.
次いで、第2の波形マッチング工程の実行に移る。本第4実施形態の場合は、改めて回折信号の取得を実行する必要は無い(53)。また、ライブラリも変える必要はなく第1の波形マッチング工程で使用したライブラリをそのまま利用する(同じライブラリを選択する(56))。但し、マッチングは適用波長領域を変えて実行する。例えば、第1の波形マッチング工程では250nm〜750nmの領域を使って波形マッチングを実行し(52)、第2の波形マッチング工程では300nm〜700nmの領域を使って波形マッチング工程を実行する(57)。これら波長領域の情報はレシピにインプットされた情報に基づいて選択され、第2の波形マッチング工程が完了する。 Next, the second waveform matching process is executed. In the case of the fourth embodiment, it is not necessary to newly acquire the diffraction signal (53). Further, it is not necessary to change the library, and the library used in the first waveform matching process is used as it is (select the same library (56)). However, the matching is executed by changing the applicable wavelength region. For example, in the first waveform matching step, waveform matching is performed using the region of 250 nm to 750 nm (52), and in the second waveform matching step, the waveform matching step is performed using the region of 300 nm to 700 nm (57). . Information on these wavelength regions is selected based on information input to the recipe, and the second waveform matching process is completed.
次いで、第1の波形マッチング工程の結果と、第2の波形マッチング工程の結果とで差分を算出する。この算出された値は、制御部41内のレシピに予め設定したスペック値と比較され、スペック値を満足するか否かの判定が行われる(58)。 Next, a difference is calculated between the result of the first waveform matching process and the result of the second waveform matching process. This calculated value is compared with a spec value preset in a recipe in the control unit 41, and it is determined whether or not the spec value is satisfied (58).
上記の判定の結果、スペック値を満足する場合は、そこでその測定点での測定は終了し、制御部41内のレシピの指示に従って、第1の波形マッチング工程の結果あるいは第2の波形マッチング工程の結果、もしくはこれらの結果の平均値等を結果とする。一方、スペックを満たさない場合には、再度、第3の波形マッチング工程に移り、回折信号の取得(54)、およびライブラリの選択(55)が再度行われ、波形マッチングが実行される(56)。この第3の波形マッチング工程の結果は、上記した第1および第2の波形マッチング工程の結果と比較され、同じようにスペック判定がなされ、基本的にはスペック判定が満足するまで測定を継続することになる。 As a result of the above determination, if the specification value is satisfied, the measurement at the measurement point is ended, and the result of the first waveform matching process or the second waveform matching process is performed according to the recipe instruction in the control unit 41. Or the average of these results. On the other hand, if the specification is not satisfied, the process proceeds to the third waveform matching step again, and diffraction signal acquisition (54) and library selection (55) are performed again, and waveform matching is executed (56). . The result of the third waveform matching process is compared with the results of the first and second waveform matching processes described above, the spec determination is made in the same manner, and the measurement is basically continued until the spec determination is satisfied. It will be.
以下、実際に具体的な例を挙げて説明を行う。本第4実施形態で適用した測定パターンは、第1実施形態と同様に、図3に示した構造とされている。制御部41内のレシピをスタートすることで、まずは検出回折信号の取得が行われる。このとき測定される座標位置あるいは光の入射角度等必要な情報は全てレシピ内に含まれている。取得された検出回折信号は、一旦検出回折信号記憶部42に記憶される。そして、演算部44によって、ライブラリ記憶部43にあるライブラリと、検出回折信号記憶部42に記憶された検出回折信号の波形マッチングが実行され、第1の波形マッチング工程が行われる。
Hereinafter, an actual example will be described. The measurement pattern applied in the fourth embodiment has the structure shown in FIG. 3 as in the first embodiment. First, the detection diffraction signal is acquired by starting the recipe in the control unit 41. All necessary information such as the coordinate position or the incident angle of light measured at this time is included in the recipe. The acquired detection diffraction signal is temporarily stored in the detection diffraction
ここでのマッチングは、上記検出回折信号を用いて行われるが、厳密にはさまざまな方法で行うことが可能となる。本第4実施形態の場合では、図12に示すように横軸波長で縦軸光の強度比の情報(71)と、横軸波長で縦軸位相差の情報(72)の2つの情報を使って波形によるマッチングを実行している。この際、波長領域の選択は可能であり、この測定では250nm〜750nmの範囲内(73)の情報を使って波形マッチングを実行している。 The matching here is performed using the detected diffraction signal, but strictly speaking, it can be performed by various methods. In the case of the fourth embodiment, as shown in FIG. 12, the information (71) of the intensity ratio of the vertical axis light at the horizontal axis wavelength and the information (72) of the vertical axis phase difference at the horizontal axis wavelength are obtained. To perform matching by waveform. At this time, it is possible to select a wavelength region. In this measurement, waveform matching is executed using information (73) within a range of 250 nm to 750 nm.
上記の波形マッチングによって、前述した図5に示したような結果が得られる。図5に示した例では、可変パラメ−タの全ての結果を表示している。但し、本第4実施形態で実際管理に用いるパラメ―タはボトムCD(レジストの高さの下から10%の箇所の線幅)のみである。 By the above waveform matching, the result as shown in FIG. 5 is obtained. In the example shown in FIG. 5, all the results of the variable parameters are displayed. However, the parameter actually used in the management in the fourth embodiment is only the bottom CD (the line width at 10% from the bottom of the resist height).
次いで、第2の波形マッチング工程の実行に移る。本第4実施形態の場合は、第1の波形マッチング工程で取得した回折信号を使うため改めて回折信号を取得する必要は無いが、マッチングを実行する波長領域を第1の波形マッチング工程とは異なるように設定する。例えば、波長領域を図12に示すように300nm〜700nmの範囲(76)とした横軸波長で縦軸光の強度比の情報(74)と、横軸波長で縦軸位相差の情報(75)の2つの情報を使って波形によるマッチングを実行する。 Next, the second waveform matching process is executed. In the case of the fourth embodiment, since the diffraction signal acquired in the first waveform matching process is used, it is not necessary to acquire the diffraction signal again, but the wavelength region for executing the matching is different from that of the first waveform matching process. Set as follows. For example, as shown in FIG. 12, the horizontal axis wavelength (76) and the vertical axis light intensity ratio information (74) and the vertical axis phase difference information (75) with the wavelength range of 300 nm to 700 nm (76) as shown in FIG. The waveform matching is executed using the two pieces of information.
以上により第2の波形マッチング工程が完了する。これによって得られた結果の一例を図13に示す。図13に示す例では、可変パラメ−タの全ての結果を表示しており、ボトムCD=54.67694nm、高さ=131.6368nm、側壁角度=89.13165度、反射防止膜=91.15607nm、アモルファスシリコン=38.69052nm、窒化膜=24.2445nmである。 Thus, the second waveform matching process is completed. An example of the result obtained by this is shown in FIG. In the example shown in FIG. 13, all the results of the variable parameters are displayed, bottom CD = 54.67694 nm, height = 131.6368 nm, sidewall angle = 89.13165 degrees, antireflection film = 91.15607 nm. Amorphous silicon = 38.69052 nm and nitride film = 24.2445 nm.
次いで、第1の波形マッチングの結果と第2の波形マッチングの結果の差分を算出する。ボトムCDの差分は0.58nmとなる。これは予め設定したスペック値である1nmを満足しているため、第1の波形マッチング及び第2の波形マッチングが正しく実行されていると推測される。 Next, the difference between the first waveform matching result and the second waveform matching result is calculated. The difference of the bottom CD is 0.58 nm. Since this satisfies the preset specification value of 1 nm, it is estimated that the first waveform matching and the second waveform matching are correctly executed.
本第4実施形態では、最終的な測定結果は第1の結果を採用する。ここで第2の結果を採用しても問題ないし、もしくは第1と第2の結果の平均値を利用しても問題ない。なお、上記の例では第2の測定でスペック値を満足したが、基本的にはスペック値を満足するまで測定を繰り返す。あるいは繰り返しの上限を設けて、その上限回数まで達した場合は測定される条件等を見直す必要が生じる。 In the fourth embodiment, the first measurement result is adopted as the final measurement result. Here, there is no problem even if the second result is adopted, or there is no problem if the average value of the first and second results is used. In the above example, the specification value is satisfied in the second measurement, but basically the measurement is repeated until the specification value is satisfied. Alternatively, when an upper limit of repetition is provided and the upper limit number is reached, it is necessary to review the conditions to be measured.
上記の第4実施形態では、さらに短時間で異なる組み合わせによる波形マッチングを複数回実行することが可能となり、測定の信頼性を確認することが可能となり高精度の測定を実現することが可能となる。 In the fourth embodiment, waveform matching with different combinations can be executed a plurality of times in a shorter time, and the reliability of the measurement can be confirmed, thereby realizing highly accurate measurement. .
30……光学系、31……光源、32……偏向子、33……入射光、34……反射光、35……検光子、36……検出器、37……測定対象、40……処理部、41……制御部、42……検出回折信号記憶部、43……ライブラリ記憶部、44……演算部、45……光源調整機構。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基板上の所定の測定箇所の前記微細パターンに光を照射し検出された検出回折信号と、仮想回折信号の集まりであるライブラリとの波形マッチングを行い、前記測定箇所の少なくとも1つ以上のパラメータを求める第1の波形マッチング工程と、
前記第1の波形マッチング工程における前記検出回折信号及び前記ライブラリの少なくとも一方を変更して波形マッチングを行い、前記測定箇所の少なくとも1つ以上のパラメータを求める第2の波形マッチング工程と、
前記第1の波形マッチング工程と前記第2の波形マッチング工程とによって求められた少なくとも1つ以上のパラメータ同士を比較し、これらの差が予め設定された許容値の範囲内か否かを判定する判定工程と、
を具備したことを特徴とする形状測定方法。 In a shape measuring method for measuring the size or three-dimensional shape of a fine pattern of a semiconductor device formed on a substrate,
Waveform matching is performed between a detected diffraction signal detected by irradiating the fine pattern at a predetermined measurement location on the substrate with a library that is a collection of virtual diffraction signals, and at least one parameter of the measurement location A first waveform matching step for obtaining
A second waveform matching step for performing waveform matching by changing at least one of the detected diffraction signal and the library in the first waveform matching step, and obtaining at least one parameter of the measurement location;
At least one or more parameters obtained by the first waveform matching step and the second waveform matching step are compared with each other, and it is determined whether or not the difference is within a preset allowable value range. A determination process;
A shape measuring method comprising:
前記第2の波形マッチング工程では、前記第1の波形マッチング工程とは異なる条件で前記微細パターンに光を照射し検出された検出回折信号を使用することを特徴とする形状測定方法。 The shape measuring method according to claim 1,
In the second waveform matching step, a detected diffraction signal detected by irradiating light on the fine pattern under conditions different from those in the first waveform matching step is used.
前記第2の波形マッチング工程では、前記第1の波形マッチング工程とは異なる前記ライブラリを用いて波形マッチングを行うことを特徴とする形状測定方法。 The shape measuring method according to claim 1,
In the second waveform matching step, waveform matching is performed using the library different from the first waveform matching step.
前記第2の波形マッチング工程では、前記第1の波形マッチング工程とは異なる波長領域において波形マッチングを行うことを特徴とする形状測定方法。 The shape measuring method according to claim 1,
In the second waveform matching step, waveform matching is performed in a wavelength region different from that of the first waveform matching step.
前記微細パターンに対して所定の条件で入射光を入射させる光源と、
前記微細パターンからの回折信号を検出する検出器と、
仮想回折信号の集まりであるライブラリを複数記憶するライブラリ記憶部と、
前記検出器で検出された検出回折信号を記憶する検出回折信号記憶部と、
前記検出回折信号記憶部内の検出回折信号と、前記ライブラリ記憶部内のライブラリとの波形マッチングを行い、少なくとも1つ以上のパラメータを求める演算部と、
前記基板上の1つの測定箇所において、前記演算部による前記波形マッチングを、前記検出回折信号及び前記ライブラリの少なくとも一方を変更して複数回行い、これらの複数回の前記波形マッチングの結果得られたパラメータ同士を比較し、これらの差が予め設定された許容値の範囲内か否かを判定するよう制御する制御部と、
を具備したことを特徴とする形状測定装置。 A shape measuring device for measuring the size or three-dimensional shape of a fine pattern of a semiconductor device formed on a substrate,
A light source that makes incident light incident on the fine pattern under a predetermined condition;
A detector for detecting a diffraction signal from the fine pattern;
A library storage unit that stores a plurality of libraries that are collections of virtual diffraction signals;
A detected diffraction signal storage unit for storing a detected diffraction signal detected by the detector;
A calculation unit that performs waveform matching between the detected diffraction signal in the detected diffraction signal storage unit and the library in the library storage unit, and obtains at least one parameter;
At one measurement location on the substrate, the waveform matching by the calculation unit was performed a plurality of times by changing at least one of the detected diffraction signal and the library, and the result of the plurality of waveform matching was obtained. A control unit that compares the parameters and controls to determine whether these differences are within a preset tolerance range;
A shape measuring apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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| JP2007290484A JP2009117691A (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Shape measuring method and shape measuring apparatus |
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- 2007-11-08 JP JP2007290484A patent/JP2009117691A/en not_active Withdrawn
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