JPH11219991A - 走査電子顕微鏡システムおよび集積回路の製造方法 - Google Patents
走査電子顕微鏡システムおよび集積回路の製造方法Info
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- JPH11219991A JPH11219991A JP10303471A JP30347198A JPH11219991A JP H11219991 A JPH11219991 A JP H11219991A JP 10303471 A JP10303471 A JP 10303471A JP 30347198 A JP30347198 A JP 30347198A JP H11219991 A JPH11219991 A JP H11219991A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/225—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion
- G01N23/2251—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material using electron or ion using incident electron beams, e.g. scanning electron microscopy [SEM]
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 走査信号を生成するためにウェーハを走査す
るステップを含む、ウェーハの強さプロファイルを分析
する方法及びシステムを提供する。 【解決手段】 基板（例えば、１２０）を分析する方法
およびシステムであって、ウェーハ（例えば、１２０）
の一階的な外形を代表する強さ信号を生成するために、
基板（例えば、１２０）を走査するステップを含む。強
さ信号に寄与するその他の要素としては基板（例えば、
１２０）上の走査された特徴の化学的組成および電気的
状態があり得る。基板（例えば、１２０）を評価するた
めに、走査された信号は参照信号と比較され、相関され
る。本発明はまた、本発明の方法およびシステムをウェ
ーハ（例えば、１２０）の製造方法に応用して、製品の
製造品質を向上することにも指向されている。
るステップを含む、ウェーハの強さプロファイルを分析
する方法及びシステムを提供する。 【解決手段】 基板（例えば、１２０）を分析する方法
およびシステムであって、ウェーハ（例えば、１２０）
の一階的な外形を代表する強さ信号を生成するために、
基板（例えば、１２０）を走査するステップを含む。強
さ信号に寄与するその他の要素としては基板（例えば、
１２０）上の走査された特徴の化学的組成および電気的
状態があり得る。基板（例えば、１２０）を評価するた
めに、走査された信号は参照信号と比較され、相関され
る。本発明はまた、本発明の方法およびシステムをウェ
ーハ（例えば、１２０）の製造方法に応用して、製品の
製造品質を向上することにも指向されている。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は一般に走査電子顕微鏡に関し、
より詳しくは、集積回路装置を分析するための走査電子
顕微鏡プロセッサと、集積回路を製造する方法とに関す
るものである。
より詳しくは、集積回路装置を分析するための走査電子
顕微鏡プロセッサと、集積回路を製造する方法とに関す
るものである。
【０００２】
【発明の背景】マイクロエレクトロニクス産業において
は、製造工程においてウェーハ(wafer)を試験する方法
を開発するために、多くの努力が払われている。半導体
の製造工程において、普通は走査電子顕微鏡（Ｓcannin
g Ｅlectron Ｍicroscopes：ＳＥＭ）が用いられてき
た。ＳＥＭは、走査された半導体装置についてある程度
の情報を提供するのに有用であるが、操作員にとって
は、ＳＥＭからの波形を観察するだけで誤差を発見する
のは困難であった。通常、操作員はＳＥＭを自動モード
で操作して、限界線巾を測定している。この測定はＳＥ
Ｍが与える強さの波形から得られる。ＳＥＭは、ウェー
ハの外形から製造工程の変数を抽出するために用いられ
てはいない。測定された対象物の形状は、普通、考慮さ
れない。
は、製造工程においてウェーハ(wafer)を試験する方法
を開発するために、多くの努力が払われている。半導体
の製造工程において、普通は走査電子顕微鏡（Ｓcannin
g Ｅlectron Ｍicroscopes：ＳＥＭ）が用いられてき
た。ＳＥＭは、走査された半導体装置についてある程度
の情報を提供するのに有用であるが、操作員にとって
は、ＳＥＭからの波形を観察するだけで誤差を発見する
のは困難であった。通常、操作員はＳＥＭを自動モード
で操作して、限界線巾を測定している。この測定はＳＥ
Ｍが与える強さの波形から得られる。ＳＥＭは、ウェー
ハの外形から製造工程の変数を抽出するために用いられ
てはいない。測定された対象物の形状は、普通、考慮さ
れない。
【０００３】また、ウェーハの品質を評価するのに、ウ
ェーハの断面を取る方法が用いられている。この方法は
有用であるとは言え、破壊検査であり、時間を要する。
そのため、少数のウェーハを選んで試験に供している。
もう一つの方法は、ウェーハ製造工程の終わりに電気的
な試験を実施し、欠陥があるかどうかを測定することに
よって、ウェーハ上に形成された半導体装置を評価する
方法である。この方法では、欠陥が発見されたとしても
その欠点はウェーハ製造工程の終わりになるまでは検出
されない。その結果、製造工程上の、あるいは用いられ
る設備上の問題点は製造過程では検出されないことがあ
り得る。製造工程上の、あるいは試験工程上の問題が修
正されるまでに、多数のウェーハが製造されてしまう可
能性がある。
ェーハの断面を取る方法が用いられている。この方法は
有用であるとは言え、破壊検査であり、時間を要する。
そのため、少数のウェーハを選んで試験に供している。
もう一つの方法は、ウェーハ製造工程の終わりに電気的
な試験を実施し、欠陥があるかどうかを測定することに
よって、ウェーハ上に形成された半導体装置を評価する
方法である。この方法では、欠陥が発見されたとしても
その欠点はウェーハ製造工程の終わりになるまでは検出
されない。その結果、製造工程上の、あるいは用いられ
る設備上の問題点は製造過程では検出されないことがあ
り得る。製造工程上の、あるいは試験工程上の問題が修
正されるまでに、多数のウェーハが製造されてしまう可
能性がある。
【０００４】
【発明の概要】本発明は、走査信号を生成するためにウ
ェーハを走査するステップを含む、ウェーハの強さプロ
ファイルを分析するための方法及びシステムを提供する
ものである。ウェーハを評価するために、走査信号は処
理され、参照信号と比較される。本発明はまた、上述の
方法及びシステムを用いて、ウェーハを製造する方法に
も関するものである。前述の一般的な説明および以下の
詳細な説明は例示的なものであって、発明を限定するも
のではないことが理解されるべきである。本発明は、添
付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことによ
って、最も良く理解される。半導体産業の通例によっ
て、図面のいろいろな特徴は尺度に従ったものではない
ことが強調されるべきである。逆に、色々な特徴の寸法
は、分かりやすくするために任意に拡大されたり縮小さ
れたりしている。
ェーハを走査するステップを含む、ウェーハの強さプロ
ファイルを分析するための方法及びシステムを提供する
ものである。ウェーハを評価するために、走査信号は処
理され、参照信号と比較される。本発明はまた、上述の
方法及びシステムを用いて、ウェーハを製造する方法に
も関するものである。前述の一般的な説明および以下の
詳細な説明は例示的なものであって、発明を限定するも
のではないことが理解されるべきである。本発明は、添
付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことによ
って、最も良く理解される。半導体産業の通例によっ
て、図面のいろいろな特徴は尺度に従ったものではない
ことが強調されるべきである。逆に、色々な特徴の寸法
は、分かりやすくするために任意に拡大されたり縮小さ
れたりしている。
【０００５】
【概説】本発明はウェーハの製造工程中にウェーハの表
面外形を測定かつ分析する、走査電子顕微鏡システムに
関するものである。言い換えれば、本発明は走査された
特徴の形状を分析するものである。表面外形(surface t
opology)は走査電子顕微鏡を用いて測定され、走査電子
顕微鏡は一列になった強さの値、即ち強さプロファイル
を与える。次いで強さプロファイルは信号処理技術を用
いて処理され、例えば同じような方法で処理された標準
的なウェーハから得られる、標準波形と比較される。標
準波形は走査された特徴の既知の形状を代表する波形で
ある。ウェーハ中の差異および誤差は外形(topology)の
測定に現れ、比較によって検出され得る。ＳＥＭによる
測定誤差、すなわち焦点および解像度もまた測定され得
る。もし測定された強さの波形が標準波形と合致しない
場合は、そのデータはさらに分析するために記憶されて
も良い。結果として、製造工程の監視が強化され、ウェ
ーハ中の致命的な誤差を後続の製造工程以前に検出する
ことができる。更に、上述の処理は製造工程に追加のス
テップを加えることなく実施することができる。なぜな
らば走査電子顕微鏡はすでに製造工程中に用いられてい
るからである。 例示的な実施態様の説明
面外形を測定かつ分析する、走査電子顕微鏡システムに
関するものである。言い換えれば、本発明は走査された
特徴の形状を分析するものである。表面外形(surface t
opology)は走査電子顕微鏡を用いて測定され、走査電子
顕微鏡は一列になった強さの値、即ち強さプロファイル
を与える。次いで強さプロファイルは信号処理技術を用
いて処理され、例えば同じような方法で処理された標準
的なウェーハから得られる、標準波形と比較される。標
準波形は走査された特徴の既知の形状を代表する波形で
ある。ウェーハ中の差異および誤差は外形(topology)の
測定に現れ、比較によって検出され得る。ＳＥＭによる
測定誤差、すなわち焦点および解像度もまた測定され得
る。もし測定された強さの波形が標準波形と合致しない
場合は、そのデータはさらに分析するために記憶されて
も良い。結果として、製造工程の監視が強化され、ウェ
ーハ中の致命的な誤差を後続の製造工程以前に検出する
ことができる。更に、上述の処理は製造工程に追加のス
テップを加えることなく実施することができる。なぜな
らば走査電子顕微鏡はすでに製造工程中に用いられてい
るからである。 例示的な実施態様の説明
【０００６】ここで図面を参照すると、図１は走査電子
顕微鏡（ＳＥＭ）システム１００である。同じ要素に対
しては同じ参照符号が一貫して用いられる。ＳＥＭシス
テム１００は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）１５０を含んで
いる。これはウェーハ１２０、すなわちある表面特徴を
有し、ウェーハ波形信号ｙi(t)を与える基板を走査す
る。図６はあるレジストの線の、例示的なウェーハ波形
信号ｙi(t)を示している。このＳＥＭ１５０は、例えば
米合衆国カリフォルニア州サンホセ、ノースファースト
街３１００番地所在のヒタチが供給する、８８２０モデ
ルである。ＳＥＭ１５０はプロセッサ１１０に連結され
ている。
顕微鏡（ＳＥＭ）システム１００である。同じ要素に対
しては同じ参照符号が一貫して用いられる。ＳＥＭシス
テム１００は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）１５０を含んで
いる。これはウェーハ１２０、すなわちある表面特徴を
有し、ウェーハ波形信号ｙi(t)を与える基板を走査す
る。図６はあるレジストの線の、例示的なウェーハ波形
信号ｙi(t)を示している。このＳＥＭ１５０は、例えば
米合衆国カリフォルニア州サンホセ、ノースファースト
街３１００番地所在のヒタチが供給する、８８２０モデ
ルである。ＳＥＭ１５０はプロセッサ１１０に連結され
ている。
【０００７】プロセッサ１１０はウェーハ波形信号ｙ
i(t)を受け取り、ウェーハ１２０中の誤差および欠陥
を、ウェーハ波形信号ｙi(t)を分析することによって検
出する。これに加えて、プロセッサ１１０は製造工程中
の、例えば工具の差異によるばらつきをも検出すること
ができる。この処理は製造工程中でインラインに実施す
ることができる。「製造工程中でインラインに」とは、
ウェーハ１２０上に回路を形成する工程の中で、という
意味である。従って、例えば平版工程やエッチング工程
での製造誤差および品質低下を、集積回路の製造が完結
する以前に検出することができる。例えば帯電による測
定誤差は、不必要なやり直しあるいは廃棄を発生させる
可能性があるが、これらもまた検出され得る。
i(t)を受け取り、ウェーハ１２０中の誤差および欠陥
を、ウェーハ波形信号ｙi(t)を分析することによって検
出する。これに加えて、プロセッサ１１０は製造工程中
の、例えば工具の差異によるばらつきをも検出すること
ができる。この処理は製造工程中でインラインに実施す
ることができる。「製造工程中でインラインに」とは、
ウェーハ１２０上に回路を形成する工程の中で、という
意味である。従って、例えば平版工程やエッチング工程
での製造誤差および品質低下を、集積回路の製造が完結
する以前に検出することができる。例えば帯電による測
定誤差は、不必要なやり直しあるいは廃棄を発生させる
可能性があるが、これらもまた検出され得る。
【０００８】このようにして、製造ラインの中で、ＳＥ
Ｍ、ステッパー、エッチャーなどについて、例えば工具
(tool)のドリフトや、工具と工具の相性を修正するよう
な調整を行うことができる。これによって例えばＳＥＭ
の帯電や、ステッパーの焦点ずれや、エッチング過度な
どの問題点を検出し、修正することができる。また、欠
陥のあるウェーハをそれ以上加工する前に検出し、取り
除くことができる。これに加えて、ウェーハを横切るプ
ロファイルの劣化を測定するために、ウェーハの特徴を
測定することができる。結果として、ウェーハ１２０の
品質を向上させながら製造コストが低減される。
Ｍ、ステッパー、エッチャーなどについて、例えば工具
(tool)のドリフトや、工具と工具の相性を修正するよう
な調整を行うことができる。これによって例えばＳＥＭ
の帯電や、ステッパーの焦点ずれや、エッチング過度な
どの問題点を検出し、修正することができる。また、欠
陥のあるウェーハをそれ以上加工する前に検出し、取り
除くことができる。これに加えて、ウェーハを横切るプ
ロファイルの劣化を測定するために、ウェーハの特徴を
測定することができる。結果として、ウェーハ１２０の
品質を向上させながら製造コストが低減される。
【０００９】ＳＥＭシステム１００はまた、参照データ
を記憶するためのデータベース１２５を包含している。
ＳＥＭシステム１００はまた、ＳＥＭシステム１００に
よって実施される分析への応答として、自動的にまたは
手動で調整され得る単数または複数の工具１３０を包含
しても良い。図１に示される構成要素は、１個またはそ
れ以上の構成要素にまとめられていても良いし、ハード
ウェアあるいはソフトウェアのいずれとして実施されて
もよい。ＳＥＭシステム１２０の作動は以下に図２乃至
図５を参照しながら説明される。これに加えて、図２乃
至図５に示される処理は、図６乃至図２２に示される例
を用いて図解されている。
を記憶するためのデータベース１２５を包含している。
ＳＥＭシステム１００はまた、ＳＥＭシステム１００に
よって実施される分析への応答として、自動的にまたは
手動で調整され得る単数または複数の工具１３０を包含
しても良い。図１に示される構成要素は、１個またはそ
れ以上の構成要素にまとめられていても良いし、ハード
ウェアあるいはソフトウェアのいずれとして実施されて
もよい。ＳＥＭシステム１２０の作動は以下に図２乃至
図５を参照しながら説明される。これに加えて、図２乃
至図５に示される処理は、図６乃至図２２に示される例
を用いて図解されている。
【００１０】図２に示されるステップ２００において、
ＳＥＭ１５０はウェーハ波形信号ｙi(t)を取得する。帯
電されたレジストの線について得られた例示的なウェー
ハ波形信号ｙi(t)を図７に示す。図８は図７に示した波
形の一部に対応するグラフである。ステップ２０５にお
いてプロセッサ１１０は、ウェーハ波形信号ｙi(t)に自
己相関演算を行って得られた、処理済み波形信号ｐ
22(t)を生成する。
ＳＥＭ１５０はウェーハ波形信号ｙi(t)を取得する。帯
電されたレジストの線について得られた例示的なウェー
ハ波形信号ｙi(t)を図７に示す。図８は図７に示した波
形の一部に対応するグラフである。ステップ２０５にお
いてプロセッサ１１０は、ウェーハ波形信号ｙi(t)に自
己相関演算を行って得られた、処理済み波形信号ｐ
22(t)を生成する。
【００１１】ステップ２０５を以下において、図３を参
照しつつより詳細に説明する。ステップ３００におい
て、プロセッサ１１０はウェーハ波形信号ｙi(t)を、例
えば下記の等式（１）を用いて処理し、変換済み波形信
号Ｙi(jw)を生成する。
照しつつより詳細に説明する。ステップ３００におい
て、プロセッサ１１０はウェーハ波形信号ｙi(t)を、例
えば下記の等式（１）を用いて処理し、変換済み波形信
号Ｙi(jw)を生成する。
【数１】 Ｆ［ ］はなんらかのフーリエ変換を表す。等式（１）
はファストフーリエ変換（Ｆast Ｆourier Ｔransfor
m：ＦＦＴ）を行うものである。図９は図８に示される
ウェーハ波形信号ｙi(t)に対する例示的な変換済み波形
信号Ｙi(jw)である。ステップ３０５において、変換済
み波形信号Ｙi(jw)は下記等式（２）に示されるローパ
スフィルターを用いてフィルター処理され、フィルター
処理済み波形信号Ｙf(jw)を生成する。
はファストフーリエ変換（Ｆast Ｆourier Ｔransfor
m：ＦＦＴ）を行うものである。図９は図８に示される
ウェーハ波形信号ｙi(t)に対する例示的な変換済み波形
信号Ｙi(jw)である。ステップ３０５において、変換済
み波形信号Ｙi(jw)は下記等式（２）に示されるローパ
スフィルターを用いてフィルター処理され、フィルター
処理済み波形信号Ｙf(jw)を生成する。
【数２】 例えば、等式（２）に基づいて実行されたフィルター処
理は変換済み波形Ｙi(jw)の１／４またはそれ以下の成
分を通過させる。ウェーハ波形信号ｙi(t)中のシステム
雑音を低減するために、高周波数成分は除去される。そ
の他のフィルターが用いられても良い。図１０は図９に
示される変換済み波形信号Ｙi(jw)に対応するフィルタ
ー処理済み波形信号Ｙf(jw)である。
理は変換済み波形Ｙi(jw)の１／４またはそれ以下の成
分を通過させる。ウェーハ波形信号ｙi(t)中のシステム
雑音を低減するために、高周波数成分は除去される。そ
の他のフィルターが用いられても良い。図１０は図９に
示される変換済み波形信号Ｙi(jw)に対応するフィルタ
ー処理済み波形信号Ｙf(jw)である。
【００１２】ステップ３１０において、下記等式（３）
を用いて自己相関演算が実施され、フィルター処理済み
波形信号Ｙf(jw)から自己相関信号Ｒ22(jw)が生成す
る。
を用いて自己相関演算が実施され、フィルター処理済み
波形信号Ｙf(jw)から自己相関信号Ｒ22(jw)が生成す
る。
【数３】 等式（３）において、“＊”は共役複素数を示してい
る。例示的なウェーハ自己相関信号Ｒ22(jw)を図１１に
示す。ステップ３１５において、下記等式（４）を用い
て逆変換が行われ、変換済み信号ｒ22(t)が生成する。
る。例示的なウェーハ自己相関信号Ｒ22(jw)を図１１に
示す。ステップ３１５において、下記等式（４）を用い
て逆変換が行われ、変換済み信号ｒ22(t)が生成する。
【数４】 等式（４）において、Ｎは波形を表すのに用いられるピ
クセルの総数、すなわち入力された量（サンプル）の総
数である。一例として、例示的な変換済み信号ｒ22(t)
を図１２に示す。
クセルの総数、すなわち入力された量（サンプル）の総
数である。一例として、例示的な変換済み信号ｒ22(t)
を図１２に示す。
【００１３】ステップ３２０において、下記等式（５）
に示すように、変換済み信号ｒ22(t)の最大値Max22が、
位相または時間遅れをゼロ（０）として決定される。
に示すように、変換済み信号ｒ22(t)の最大値Max22が、
位相または時間遅れをゼロ（０）として決定される。
【数５】 ステップ３２５において、変換済み信号ｒ22(t)は下記
等式（６）に従って正規化され、自己相関波形信号ｐ22
を生成する。
等式（６）に従って正規化され、自己相関波形信号ｐ22
を生成する。
【数６】 例示的な変換済み信号ｒ22(t)を図１３に示す。ここで
は変換済み信号ｒ22(t)は正規化されている。得られた
結果は時間遅れｔに対する確率濃度である。これは完全
性のために示したものであって、以降の計算に必要なも
のではない。最大値ＭＡＸ２２は、例えば332.164であ
る。
は変換済み信号ｒ22(t)は正規化されている。得られた
結果は時間遅れｔに対する確率濃度である。これは完全
性のために示したものであって、以降の計算に必要なも
のではない。最大値ＭＡＸ２２は、例えば332.164であ
る。
【００１４】図２に戻れば、ステップ２１０において、
ウェーハ波形信号Ｙi(t)は標準波形信号ｘi(t)と比較さ
れる。標準波形信号ｘi(t)は、ウェーハ１２０が欠点を
有するか、それとも品質標準を満たしているかを判定す
るために、また製造工程における変動を検知するために
用いられる。標準波形信号ｘi(t)は標準ウェーハ（示さ
れていない）を走査することによって得られたものであ
る。標準ウェーハとは、ウェーハ１２０を製造するため
の望ましい製造基準を満たしているウェーハである。言
い換えれば、ウェーハ１２０が標準ウェーハの仕様の範
囲の中に納まっていれば、ウェーハ１２０は合格とされ
る。標準自己相関信号ｐ11を得るための操作は、その操
作が標準ウェーハについてではなく、走査された信号に
ついて実施されることを除けば、ウェーハ自己相関信号
ｐ２２を得るための操作と同じである。標準自己相関信
号ｐ11を得るための操作を図４に示す。図４の説明は簡
単のために省略する。
ウェーハ波形信号Ｙi(t)は標準波形信号ｘi(t)と比較さ
れる。標準波形信号ｘi(t)は、ウェーハ１２０が欠点を
有するか、それとも品質標準を満たしているかを判定す
るために、また製造工程における変動を検知するために
用いられる。標準波形信号ｘi(t)は標準ウェーハ（示さ
れていない）を走査することによって得られたものであ
る。標準ウェーハとは、ウェーハ１２０を製造するため
の望ましい製造基準を満たしているウェーハである。言
い換えれば、ウェーハ１２０が標準ウェーハの仕様の範
囲の中に納まっていれば、ウェーハ１２０は合格とされ
る。標準自己相関信号ｐ11を得るための操作は、その操
作が標準ウェーハについてではなく、走査された信号に
ついて実施されることを除けば、ウェーハ自己相関信号
ｐ２２を得るための操作と同じである。標準自己相関信
号ｐ11を得るための操作を図４に示す。図４の説明は簡
単のために省略する。
【００１５】図１４乃至図１９は、図４から図１４まで
の操作ステップに相当するそれぞれの例示的な波形であ
る。図１４は標準ウェーハ上のレジストの線に対する例
示的な標準波形信号ｘi(t)である。このレジストの線は
荷電されていない。図１５は図１４に示したウェーハ波
形信号ｘi(t)に対する例示的な変換済み波形信号Ｘi(j
w)である。図１６は図１５に示した変換済み波形信号Ｘ
i(jw)に対応するフィルター処理済み波形信号Ｘf(jw)で
ある。図１７は図１６に示したフィルター処理済み波形
信号Ｘf(jw)に対するウェーハ自己相関信号Ｒ11(jw)で
ある。自己相関信号Ｒ11(jw)の変換済み信号ｒ11(t)は
図１８に示されている。最後に、図１９は図１８に示し
た変換済み信号ｒ11(t)に対応する標準自己相関波形信
号ｐ11(t)である。図１２に示した標準波形信号ｐ11(t)
を生成するのに用いられた最大値Ｍａｘ11は551.405で
ある。
の操作ステップに相当するそれぞれの例示的な波形であ
る。図１４は標準ウェーハ上のレジストの線に対する例
示的な標準波形信号ｘi(t)である。このレジストの線は
荷電されていない。図１５は図１４に示したウェーハ波
形信号ｘi(t)に対する例示的な変換済み波形信号Ｘi(j
w)である。図１６は図１５に示した変換済み波形信号Ｘ
i(jw)に対応するフィルター処理済み波形信号Ｘf(jw)で
ある。図１７は図１６に示したフィルター処理済み波形
信号Ｘf(jw)に対するウェーハ自己相関信号Ｒ11(jw)で
ある。自己相関信号Ｒ11(jw)の変換済み信号ｒ11(t)は
図１８に示されている。最後に、図１９は図１８に示し
た変換済み信号ｒ11(t)に対応する標準自己相関波形信
号ｐ11(t)である。図１２に示した標準波形信号ｐ11(t)
を生成するのに用いられた最大値Ｍａｘ11は551.405で
ある。
【００１６】図２に戻れば、ステップ２１５において、
プロセッサ１１０は比較波形信号ｐ12があらかじめ設定
された範囲内にあるかどうかを判定する。ステップ２１
５は図５においてより詳しく説明される。ステップ５０
０において、交差相関信号Ｒ12(jw)が、以前のステップ
で計算されていたウェーハ変換済み波形信号ｙf(jw)お
よび標準変換済み波形信号ｘf(jw)とから、下記の等式
（７）を用いて生成される。
プロセッサ１１０は比較波形信号ｐ12があらかじめ設定
された範囲内にあるかどうかを判定する。ステップ２１
５は図５においてより詳しく説明される。ステップ５０
０において、交差相関信号Ｒ12(jw)が、以前のステップ
で計算されていたウェーハ変換済み波形信号ｙf(jw)お
よび標準変換済み波形信号ｘf(jw)とから、下記の等式
（７）を用いて生成される。
【数７】 “＊”は共役複素数を示している。図２０は処理済み波
形信号ｐ22と標準波形信号ｐ11との例示的な交差相関信
号Ｒ12(jw)である。
形信号ｐ22と標準波形信号ｐ11との例示的な交差相関信
号Ｒ12(jw)である。
【００１７】ステップ５０５において、交差相関信号Ｒ
12(jw)が、下記の等式（８）を用いて時間領域に変換さ
れ、未正規化交差相関信号ｒ12(t)を生成する。
12(jw)が、下記の等式（８）を用いて時間領域に変換さ
れ、未正規化交差相関信号ｒ12(t)を生成する。
【数８】 Ｎは両方の信号に対して同じ値である。図２１は図２０
に示された交差相関信号Ｒ12（ｊｗ）に対応する未正規
化交差相関信号ｒ12(t)である。
に示された交差相関信号Ｒ12（ｊｗ）に対応する未正規
化交差相関信号ｒ12(t)である。
【００１８】ステップ５１０において、未正規化交差相
関信号ｒ12(t)は下記の等式（９）を用いて正規化され
る。
関信号ｒ12(t)は下記の等式（９）を用いて正規化され
る。
【数９】 値Ｍａｘfuncは下記の等式（10）で定義される。
【００１９】Ｍａｘfunc＝Ｍａｘ11 Ｍａｘ22＜Ｍａ
ｘ11 で形と強さの比較の場合＝Ｍａｘ22 Ｍａｘ11
＜Ｍａｘ22 で形と強さの比較の場合もしくは＝√（Ｍ
ａｘ22・Ｍａｘ11） 形のみの比較の場合
（10）図２２は、551.405（Ｍａｘ11）というＭａｘ
funcの値を用いて正規化した正規化信号ｐ12（ｔ）を示
している。この場合は強さは考慮されない。波形の形状
は尺度の誤差があるときにのみ比較される。このような
尺度の誤差は例えばＳＥＭ１５０が劣化していたり、Ｓ
ＥＭ１５０が標準ウェーハを測定したＳＥＭと異なって
いたときに起こる。ステップ５１５において、正規化信
号ｐ12(t)の最大値ｐmax が決定される。図２２に示す
正規化信号ｐ12(t)における最大値ｐmax は0.767であ
る。ＳＥＭ１５０に起こり得る位相誤差（画面のずれ）
は除去される。結果としてウェーハ波形信号ｙi(t)は、
これ以降はこのような誤差が起こる恐れなしに、標準波
形信号ｘi(t)と比較され得る。
ｘ11 で形と強さの比較の場合＝Ｍａｘ22 Ｍａｘ11
＜Ｍａｘ22 で形と強さの比較の場合もしくは＝√（Ｍ
ａｘ22・Ｍａｘ11） 形のみの比較の場合
（10）図２２は、551.405（Ｍａｘ11）というＭａｘ
funcの値を用いて正規化した正規化信号ｐ12（ｔ）を示
している。この場合は強さは考慮されない。波形の形状
は尺度の誤差があるときにのみ比較される。このような
尺度の誤差は例えばＳＥＭ１５０が劣化していたり、Ｓ
ＥＭ１５０が標準ウェーハを測定したＳＥＭと異なって
いたときに起こる。ステップ５１５において、正規化信
号ｐ12(t)の最大値ｐmax が決定される。図２２に示す
正規化信号ｐ12(t)における最大値ｐmax は0.767であ
る。ＳＥＭ１５０に起こり得る位相誤差（画面のずれ）
は除去される。結果としてウェーハ波形信号ｙi(t)は、
これ以降はこのような誤差が起こる恐れなしに、標準波
形信号ｘi(t)と比較され得る。
【００２０】ステップ５２０において、プロセッサ１１
０は比較波形信号が仕様の範囲内であるかどうかを判定
する。例えば最大値ｐmax の絶対値が０．９より大きく
１より小さければ（0.90＜｜ｐmax ｜＜１）、ウェーハ
１２０は合格と見なされる。製造ラインの取り決めにお
いては、ロット全部が合格かどうかを判定するために、
１枚またはそれ以上のウェーハが試験されても良い。合
格でなければ、ロット全体が不合格とされる。普通は、
合格したウェーハ１２０の最大値は0.95と１の間にある
（0.95＜｜ｐmax ｜＜１）ことが見いだされている。
０は比較波形信号が仕様の範囲内であるかどうかを判定
する。例えば最大値ｐmax の絶対値が０．９より大きく
１より小さければ（0.90＜｜ｐmax ｜＜１）、ウェーハ
１２０は合格と見なされる。製造ラインの取り決めにお
いては、ロット全部が合格かどうかを判定するために、
１枚またはそれ以上のウェーハが試験されても良い。合
格でなければ、ロット全体が不合格とされる。普通は、
合格したウェーハ１２０の最大値は0.95と１の間にある
（0.95＜｜ｐmax ｜＜１）ことが見いだされている。
【００２１】図２に戻ると、ステップ２２０において、
ロットまたは工具１３０はその最大値ｐmax が特定の範
囲内であれば、合格として表示される。さもなければス
テップ２３０において、ウェーハ波形信号ｙi(t)は前述
の方法を用いて、データベース１２５に記憶されたデー
タと比較され、どのような誤差が起こったか、またどう
すれば修正され得るかが判定される。データベース１２
５はデータおよび／または製造工程を修正して誤差を除
去するための指示を含んでいる。ステップ２３５におい
て、プロセッサ１１０はデータベースの中にある、誤差
を修正するためのデータを用いて、工具１３０や設備に
指示を与える。また、ロットの処分は適当とされる。別
法として、ユーザーインターフェイス（示されていな
い）を通じて操作員に情報が与えられる。操作員は情報
に対応して製造工程または測定を調整する。
ロットまたは工具１３０はその最大値ｐmax が特定の範
囲内であれば、合格として表示される。さもなければス
テップ２３０において、ウェーハ波形信号ｙi(t)は前述
の方法を用いて、データベース１２５に記憶されたデー
タと比較され、どのような誤差が起こったか、またどう
すれば修正され得るかが判定される。データベース１２
５はデータおよび／または製造工程を修正して誤差を除
去するための指示を含んでいる。ステップ２３５におい
て、プロセッサ１１０はデータベースの中にある、誤差
を修正するためのデータを用いて、工具１３０や設備に
指示を与える。また、ロットの処分は適当とされる。別
法として、ユーザーインターフェイス（示されていな
い）を通じて操作員に情報が与えられる。操作員は情報
に対応して製造工程または測定を調整する。
【００２２】ステップ２４０において、もし誤差を修正
するための適当な指示が見あたらない場合は、誤差及び
関連するデータはデータベース１２５に記憶され、将来
の分析と比較に備える。例えばウェーハ波形信号ｙ
i(t)、比較波形信号ｐ12、および／またはウェーハ１２
０の分析で発生した、または用いられた、その他の信号
が記憶されても良い。
するための適当な指示が見あたらない場合は、誤差及び
関連するデータはデータベース１２５に記憶され、将来
の分析と比較に備える。例えばウェーハ波形信号ｙ
i(t)、比較波形信号ｐ12、および／またはウェーハ１２
０の分析で発生した、または用いられた、その他の信号
が記憶されても良い。
【００２３】上述した例示的な実施態様においては一次
元の波形が用いられているが、多次元の処理方法が用い
られても良く、多次元の波形が比較されても良い。ま
た、強さの位相幾何学的な領域を平均したり、合計した
り、あるいは一般に信号処理した後、比較しても良い。
さらにまた、ある特徴の方向性が分析されても良い。こ
の場合は、ウェーハはその特徴が適当な方向性を有して
いないときに不合格とされる。選択される特定の比較
は、分析される特定の特徴に依存している。
元の波形が用いられているが、多次元の処理方法が用い
られても良く、多次元の波形が比較されても良い。ま
た、強さの位相幾何学的な領域を平均したり、合計した
り、あるいは一般に信号処理した後、比較しても良い。
さらにまた、ある特徴の方向性が分析されても良い。こ
の場合は、ウェーハはその特徴が適当な方向性を有して
いないときに不合格とされる。選択される特定の比較
は、分析される特定の特徴に依存している。
【００２４】例えば図２３を見るならば、これは基板の
上に形成された金属の線７１０の絵である。線７１０の
エッジ７００の粗さを比較する一つの方法は、ｙ−方向
に並ぶ複数の平均強さを比較することである。一つの平
均強さはｘ−方向に伸びる切片７２０の強さの値を平均
することで得られる。もしエッジ７００が変動している
ならば、すなわち膨らみや曲がりを有しているならば、
平均強さが変動する。エッジ７００の変動を検知して、
これを期待される、あるいは標準のエッジプロファイル
と比較することができる。平均強さはｙ−方向に伸びる
波形信号ｙi(t)を形成すると見なされる。この波形を、
図２に示される工程を用いて処理しても良い。
上に形成された金属の線７１０の絵である。線７１０の
エッジ７００の粗さを比較する一つの方法は、ｙ−方向
に並ぶ複数の平均強さを比較することである。一つの平
均強さはｘ−方向に伸びる切片７２０の強さの値を平均
することで得られる。もしエッジ７００が変動している
ならば、すなわち膨らみや曲がりを有しているならば、
平均強さが変動する。エッジ７００の変動を検知して、
これを期待される、あるいは標準のエッジプロファイル
と比較することができる。平均強さはｙ−方向に伸びる
波形信号ｙi(t)を形成すると見なされる。この波形を、
図２に示される工程を用いて処理しても良い。
【００２５】上述の発明はｘ−またはｙ−方向の、ある
いは直線上の強さプロファイルの比較に限定されるもの
ではない。選択される比較は、特定の特徴を評価するの
に適切な仕方でウェーハを横切るような比較を包含し得
る。例えばｘ−方向およびｙ−方向だけを向いているの
ではないような特徴のエッジに対応するパターンが選択
されても良い。
いは直線上の強さプロファイルの比較に限定されるもの
ではない。選択される比較は、特定の特徴を評価するの
に適切な仕方でウェーハを横切るような比較を包含し得
る。例えばｘ−方向およびｙ−方向だけを向いているの
ではないような特徴のエッジに対応するパターンが選択
されても良い。
【００２６】本発明を例示的な実施態様を参照しつつ説
明したが、当業者によって本発明の趣旨および範囲から
逸脱することなくなされ得る、本発明のその他の変形お
よび実施態様を包含するには、むしろ添付の請求範囲の
解釈によるべきである。
明したが、当業者によって本発明の趣旨および範囲から
逸脱することなくなされ得る、本発明のその他の変形お
よび実施態様を包含するには、むしろ添付の請求範囲の
解釈によるべきである。
【図１】本発明による走査電子顕微鏡システム１００の
ブロック線図である。
ブロック線図である。
【図２】図１に示される走査電子顕微鏡システム１００
の作動を説明するフローチャート線図である。
の作動を説明するフローチャート線図である。
【図３】図１に示される走査電子顕微鏡システム１００
の作動を説明するフローチャート線図である。
の作動を説明するフローチャート線図である。
【図４】図１に示される走査電子顕微鏡システム１００
の作動を説明するフローチャート線図である。
の作動を説明するフローチャート線図である。
【図５】図１に示される走査電子顕微鏡システム１００
の作動を説明するフローチャート線図である。
の作動を説明するフローチャート線図である。
【図６】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明す
るグラフを示す図である。
るグラフを示す図である。
【図７】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明す
るグラフを示す図である。
るグラフを示す図である。
【図８】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明す
るグラフを示す図である。
るグラフを示す図である。
【図９】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明す
るグラフを示す図である。
るグラフを示す図である。
【図１０】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図１１】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図１２】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図１３】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図１４】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図１５】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図１６】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図１７】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図１８】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図１９】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図２０】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図２１】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図２２】走査電子顕微鏡システム１００の作動を説明
するグラフを示す図である。
するグラフを示す図である。
【図２３】ウェーハ上の金属の線の絵であって、別法の
実施態様を説明している。
実施態様を説明している。
１５０ ＳＥＭ １２５ データベース １１０ プロセッサ １３０ 工具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン マーチン マックイントッシュ アメリカ合衆国 32819 フロリダ，オー ランド，シュガー ベンド サークル 7431
Claims (17)
- 【請求項１】 隆起した表面特徴を有する基板（例え
ば、１２０）を分析する方法であって、 ａ）基板（例えば、１２０）を走査して強さの信号を生
成するステップと、 ｂ）強さの信号を自己相関演算を用いて処理して処理済
み信号を生成するステップと、 ｃ）参照信号を準備するステップと、 ｄ）処理済み信号を参照信号と比較するステップとから
なる隆起した表面特徴を有する基板を分析する方法。 - 【請求項２】 ステップ（ａ）が、さらに操作電子顕微
鏡（例えば、１５０）を用いて基板（例えば、１２０）
を走査するステップを含む請求項１の方法。 - 【請求項３】 ステップ（ｄ）がさらに参照信号と処理
済み信号を交差相関して、評価値を生成するステップを
含む、請求項１の方法。 - 【請求項４】 ステップ（ｄ）がさらに評価値が０．９
より大であれば基板（例えば、１２０）が合格であると
判定するステップを含む請求項３の方法。 - 【請求項５】 ステップ（ｄ）がさらに評価値が０．９
５より大であれば基板（例えば、１２０）が合格である
と判定するステップを含む請求項３の方法。 - 【請求項６】 ステップ（ｄ）への応答として工具（例
えば、１３０）を調整するステップを含む請求項１の方
法。 - 【請求項７】 集積回路を製造する方法であって、 ａ）少なくとも一つの表面特徴を有するウェーハ（例え
ば、１２０）を準備するステップと、 ｂ）基板（例えば、１２０）を走査して表面特徴を代表
する強さの信号を生成するステップと、 ｃ）強さの信号を自己相関演算を用いて処理して処理済
み信号を生成するステップと、 ｄ）参照信号を準備するステップと、 ｅ）走査された信号を参照信号と比較するステップと、 からなる集積回路を製造する方法。 - 【請求項８】 ステップ（ｅ）への応答としてウェーハ
（例えば、１２０）または測定値を棄却するステップを
さらに含む請求項７の方法。 - 【請求項９】 参照信号が少なくとも一つの表面特徴に
対応する標準的な表面特徴を代表する請求項７の方法。 - 【請求項１０】 ステップ（ｂ）がさらに走査電子顕微
鏡（例えば、１５０）を用いてウェーハ（例えば、１２
０）を走査するステップを含む請求項７の方法。 - 【請求項１１】 ステップ（ｅ）がさらに参照信号と処
理済み信号を交差相関して、評価値を生成するステップ
を含む請求項７の方法。 - 【請求項１２】 ステップ（ｅ）がさらに評価値が０．
９より大であればウェーハ（例えば、１２０）が合格で
あると判定するステップを含む請求項１１の方法。 - 【請求項１３】 ステップ（ｅ）がさらに評価値が０．
９５より大であればウェーハ（例えば、１２０）が合格
であると判定するステップを含む請求項１１の方法。 - 【請求項１４】 ステップ（ｄ）が一つの表面特徴のみ
を評価するステップをさらに含む請求項７の方法。 - 【請求項１５】 表面特徴を有する基板（例えば、１２
０）を分析するシステムであって、 基板の強さ信号を生成するための走査電子顕微鏡（例え
ば、１５０）と、 自己相関を実施して強さ信号から自己相関信号を生成す
るための自己相関手段（例えば、１１０）と、 交差相関信号を生成するために自己相関信号と参照信号
との交差相関信号を発生する交差相関手段（例えば、１
１０）と、 交差相関信号への応答として基板を評価する手段（例え
ば、１１０）と、からなる表面特徴を有する基板を分析
するシステム。 - 【請求項１６】 請求項１５による基板分析システムで
あって、さらに：強さ信号を変換するための変換手段
（例えば、１１０）と、 自己相関信号を逆変換するための逆変換手段（例えば、
１１０）と、を含む請求項１５による基板分析システ
ム。 - 【請求項１７】 請求項１６による基板分析システムで
あって、さらに：強さ信号を変換するための変換手段
（例えば、１１０）と、 変換された信号をフィルター処理してフィルター処理済
み信号を生成するためのフィルター（例えば、１１０）
と、 自己相関信号を逆変換して逆変換信号を生成するための
逆変換手段（例えば、１１０）と、 逆変換信号の最大値を決定するための最大値決定手段
（例えば、１１０）と、 最大値を用いて逆変換信号を正規化して処理済み逆変換
信号を生成するための正規化手段（例えば、１１０）と
を含む請求項１６による基板分析システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/957,122 US6556703B1 (en) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | Scanning electron microscope system and method of manufacturing an integrated circuit |
| US08/957122 | 1997-10-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003345733A Division JP2004045432A (ja) | 1997-10-24 | 2003-10-03 | 走査電子顕微鏡システムおよび集積回路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219991A true JPH11219991A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3720201B2 JP3720201B2 (ja) | 2005-11-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30347198A Expired - Fee Related JP3720201B2 (ja) | 1997-10-24 | 1998-10-26 | 走査電子顕微鏡システムおよび集積回路の製造方法 |
| JP2003345733A Pending JP2004045432A (ja) | 1997-10-24 | 2003-10-03 | 走査電子顕微鏡システムおよび集積回路の製造方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003345733A Pending JP2004045432A (ja) | 1997-10-24 | 2003-10-03 | 走査電子顕微鏡システムおよび集積回路の製造方法 |
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| US7590278B2 (en) * | 2003-08-08 | 2009-09-15 | Applied Materials, Inc. | Measurement of corner roundness |
| TWI370501B (en) * | 2003-11-10 | 2012-08-11 | Hermes Microvision Inc | Method and system for monitoring ic process |
| JP4791141B2 (ja) * | 2005-10-25 | 2011-10-12 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子線式寸法計測装置及びそれを用いた寸法計測方法 |
| JP2009098132A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-05-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 試料の検査，測定方法、及び荷電粒子線装置 |
| JP4922962B2 (ja) * | 2008-02-14 | 2012-04-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 回路パターンの検査方法及び検査装置 |
| DE102010030758B4 (de) * | 2010-06-30 | 2018-07-19 | Globalfoundries Dresden Module One Limited Liability Company & Co. Kg | Steuerung kritischer Abmessungen in optischen Abbildungsprozessen für die Halbleiterherstellung durch Extraktion von Abbildungsfehlern auf der Grundlage abbildungsanlagenspezifischer Intensitätsmessungen und Simulationen |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4056716A (en) * | 1976-06-30 | 1977-11-01 | International Business Machines Corporation | Defect inspection of objects such as electronic circuits |
| US4789934A (en) * | 1986-01-21 | 1988-12-06 | International Business Machines Corporation | Signature verification algorithm |
| US4806774A (en) * | 1987-06-08 | 1989-02-21 | Insystems, Inc. | Inspection system for array of microcircuit dies having redundant circuit patterns |
| US5594245A (en) * | 1990-10-12 | 1997-01-14 | Hitachi, Ltd. | Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same |
| JP3345060B2 (ja) * | 1992-11-09 | 2002-11-18 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | 走査形電子顕微鏡における画像信号処理方法およびその装置 |
| JPH06325181A (ja) * | 1993-05-17 | 1994-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | パターン認識方法 |
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