JPH0523502B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は微細パターンを認識する方法に関し、
特にパターンの寸法や位置等のパターン要素を高
い精度で認識することのできるパターン認識方法
に関するものである。

〔背景技術〕 半導体集積回路の製造技術分野では、半導体ウ
エハ等の対象物にフオトリソグラフイ技術を用い
て微細パターンを形成しているが、これらの微細
パターンを形成する各プロセスを好適にコントロ
ールするためには、各プロセスにおいて形成され
るパターンの寸法や位置等のパターン要素を正確
に測定してパターンの認識を行う必要がある。

このため、これまでの製造プロセスでは、寸法
測定用のパターンや位置測定用のパターンを回路
素子パターンの形成時に同時に対象物に転写して
パターン形成し、これらの形成された測定用パタ
ーンの寸法や位置を測定して夫々のプロセスの適
否の判断を行う方法が提案されている。しかしな
がら、この種の測定用パターンは、半導体集積回
路の完成後には不要となるものであるため、パタ
ーン寸法はなるべく小さいことが好ましく、しか
もこの測定用パターンの転写位置も回路パターン
の存在しない余白部に配置することが必要とされ
る。しかしながら、近年における半導体集積回路
の高集積化に伴つて回路パターンの微細化が進め
られている現状では、回路パターン間の余白部も
極めて小さくなり、測定用パターンもこの余白部
内に入れるためには極めて小さいものにする必要
があり、しかも回路パターンとは近接した位置に
配設することが要求される。

ところで、この種のパターンを認識する方法と
して、特開昭55−34490号公報に記載のように、
パターンに沿つて光を走査させ、そのエツジ等に
おける反射光から所謂エツジ信号を検出し、この
エツジ信号に基づいてパターンを認識する方法が
提案されている。しかしながら、この方法は数
μm程度の幅寸法のパターンに対しては有効でも、
前述のように測定用パターンが1μm乃至サブミク
ロン程度に微細化され、かつ他のパターンと近接
した位置に配置される状態になると、従来のよう
にエツジ信号を検出してパターンを認識する方法
はそのまま利用することが難しくなる。

即ち、この従来方法では、測定パターンのエツ
ジ信号と、他の回路パターンのエツジ信号とが近
接して検出されるために、これらの隣接する信号
が混同し、目的とするパターンのエツジを確認す
ることが難しくなり、したがつてパターンの認識
が困難になる。このため、この従来方法を利用す
るためには、測定パターンの周囲には少なくとも
測定パターンの幅以上、通常では２〜３倍程度の
空白領域を設けておく必要が生じ、前述したよう
な高集積度の対象物にこの方法を適用することは
実際上は殆ど不可能になる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は微細でかつ他のパターンと近接
配置された目的パターンを高精度に測定して正確
にパターン認識を行うことのできる方法を提供す
ることにある。

また、本発明の他の目的は半導体集積回路にお
いて回路パターンとともに形成した目的とする測
定用パターンを高精度かつ正確にパターン認識す
ることのできる方法を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な
特徴は、本明細書の記述および添付図面からあき
らかになるであろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、目的パターンを含むパターンのエツ
ジ信号を検出するとともにこれらエツジ信号の相
互間距離を測定してエツジ間寸法を算出し、かつ
このエツジ間寸法を予め設定した基準パターンの
エツジ間寸法と比較して目的パターンのエツジ信
号のみを抽出して目的パターンの認識を行う方法
であり、目的パターンが微細化され、また他のパ
ターンと近接配置されている場合にも高精度にか
つ正確に目的パターンを認識でき、集積度の高い
半導体集積回路におけるパターン認識にも十分対
応することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明のパターン認識方法を実施する
ための装置の構成図であり、先ずこれを説明す
る。図において、１は装置本体、２は目的パター
ンが形成される対象物としての半導体ウエハであ
る。この半導体ウエハ２はXYテーブル３上に載
置され、XY駆動部４によつてその平面位置が移
動設定される。

前記装置本体１は所定のパターン形成工程にお
ける検査装置として前記XYテーブル３の上方位
置に設置しており、対物レンズ５、パターン検出
素子６、光源７、ハーフミラー８等を備えてい
る。パターン検出素子６はＸ方向、Ｙ方向に夫々
向けられた１次元配列のCCD６ｘ，６ｙ（両者で
２次元配列となる）からなり、対物レンズ５によ
つて結像される半導体ウエハ２表面のパターンを
Ｙ方向、Ｘ方向の所要寸法範囲で検出することが
できる。

一方、前記パターン検出素子６には前記各
CCD６ｘ，６ｙの信号パターン信号として取込
む処理回路９を接続しており、これらパターン検
出素子６と処理回路９とでパターン検出部１０を
構成し、半導体ウエハ２のＸ方向、Ｙ方向の各パ
ターン信号を出力する。そして、このパターン検
出部１０は比較回路１２に接続している。この比
較回路１２には前記XYテーブル３のXY駆動部
４から位置信号が入力され、また基準データ部１
１からは基準となるパターンの寸法信号等が入力
される。また、前記比較回路１２には演算部１３
が付設され、前記検出信号、位置信号及び基準信
号に基づいて所定の演算を実行する。この演算結
果は表示部１４に表示させる。

次に以上の構成の認識装置を用いたパターン認
識方法を説明する。

先ず、XYテーブル３により半導体ウエハ２上
に形成した対象チツプを装置本体１に対向配置さ
せ、目的パターンを装置本体１で検出する。この
場合、目的パターンは、第２図に示すように、方
形枠状をした第１工程パターンＰ１の外側に、こ
れよりも縦横寸法の大きな方形枠状の第２工程パ
ターンＰ２を取り囲むようにして配置したパター
ンとして構成し、さらにこれらのパターンの両側
位置には他のパターン例えば、回路パターンPe
が近接して配置されているものとする。

これらのパターンに対して、装置本体１が同図
に鎖線Ａ−Ａで示す位置にＸ方向CCD６ｘを対
立位置させ、かつこの部分を対物レンズ５等によ
つてCCD６ｘ上に結像し、その反射光出力を処
理回路９に出力する。このため、処理回路９では
同図下側に示すように、前記各パターンのエツジ
信号Seを得ることができ、これを比較回路１２
に出力させる。比較回路１２では、このエツジ信
号Seと、XY駆動部４からの位置信号Spとを相互
比較しかつ演算部１３で演算を行うことによつ
て、同図のようにエツジ信号Seの各ピーク位置
寸法ｌ１〜ｌ９を測定し、更にこれらの値の相互
差を求めることにより各ピーク間寸法を算出す
る。また、比較回路１２では、このピーク間寸法
を基準データ部１１から入力された基準パターン
寸法とを比較する。この基準データ部１１内に設
定している基準パターン寸法は、第３図Ａ，Ｂの
ように、第１工程パターンＰ１の設計パターンＰ
１ａの外形寸法La１や幅寸法La２であり、同様
に第２工程パターンＰ２の設計パターンＰ２ａの
外形寸法Lb１や幅寸法Lb２である。

そして、これらの基準パターン寸法と、前記ピ
ーク間寸法とを対比し、両者のマツチングを取る
ことにより、前記多数のエツジ信号Seから第１
工程パターンのエツジ信号及び第２工程パターン
のエツジ信号を夫々抽出することができる。以
後、これらのエツジ信号に基づいてウエハ２上に
おける第１及び第２の各パターンの寸法や位置を
測定し、これを所定の許容値等と比較することに
より、第１及び第２工程における各プロセスの適
否を判断し、更にはそのコントロールを適切に行
うことができる。また、第１工程と第２工程の各
パターンを相互比較することにより、両者の相対
的位置関係を認識し、かつ相対的位置ずれを測定
することもできる。これらの結果は必要に応じて
表示部１４に表示させることができる。

したがつて、この認識方法では目的とするパタ
ーンが微少寸法の場合でも、或いはこのパターン
が他のパターンと近接して配置されている場合で
も、目的パターンのエツジ信号を検出してその寸
法や位置等を高い精度でしかも正確に測定しかつ
その認識を行うことができる。これにより、集積
度が高く余白部が極めて少ない半導体集積回路に
あつても測定用パターンを配設してその測定を行
うことができ、信頼性の高い半導体集積回路を得
る上で極めて有効となる。

〔効果〕

(1) 目的パターンを含むパターンのエツジ信号を
検出するとともにこれらエツジ信号の相互間距
離を測定してエツジ間寸法を算出し、かつこの
エツジ間寸法を予め設定した基準パターンのエ
ツジ間寸法と比較して目的パターンのエツジ信
号のみを抽出して目的パターンの認識を行うの
で、目的パターンが微細な場合でも容易にエツ
ジ信号を検出して目的パターンの測定及びその
認識を高精度にかつ正確に行うことができる。

(2) 同様に目的パターンに他のパターンが近接配
置されている場合でも、目的パターンのエツジ
信号のみを検出でき、目的パターンを高精度か
つ正確に認識できる。

(3) 目的パターンが微細でしかも他のパターンと
近接している場合でも高精度かつ正確に認識で
きるので、集積度が高く余白部の少ない半導体
集積回路においても容易に測定パターンを配置
でき、半導体集積回路の信頼性やプロセスの適
否を容易に検査することができる。

以上本発明者によつてなされた発明を実施例に
もとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。たとえば、パターン検出部はレーザ光を走
査させてパターン検出を行つてもよい。また、Ｘ
方向のみならずＹ方向のエツジ信号を検出して測
定乃至認識を行つてもよく、或いは両方向の信号
を併せて測定乃至認識を行うようにしてもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によつてなさ
れた発明をその背景となつた利用分野である半導
体集積回路の測定用パターンの認識方法に適用し
た場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、たとえば回路パターンを直接認識す
るような場合にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の全
体構成図、第２図は目的パターンとその検出信号
を示す図、第３図Ａ，Ｂは第１及び第２工程の各
基準パターンを示す図である。 １……装置本体、２……ウエハ、３……XYテ
ーブル、４……XY駆動部、６……パターン検出
素子、６ｘ，６ｙ……CCD、９……処理回路、
１０……パターン検出部、１１……基準データ
部、１２……比較回路、１３……演算部、１４…
…表示部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 目的パターンを含むパターンのエツジ信号を
   検出するとともにこれらエツジ信号の相互間距離
   を測定してエツジ間寸法を算出し、かつこのエツ
   ジ間寸法を予め設定した基準パターンのエツジ間
   寸法と比較して目的パターンのエツジ信号のみを
   抽出し、この抽出された信号から前記目的パター
   ンの認識を行うことを特徴とするパターン認識方
   法。 ２ 目的パターンは半導体集積回路の回路パター
   ンの形成と同時にこれら回路パターンの余白部に
   配置される測定パターンである特許請求の範囲第
   １項記載のパターン認識方法。 ３ 複数個の目的パターンを夫々認識し、各目的
   パターンの相対位置差を検出する特許請求の範囲
   第２項記載のパターン認識方法。