(57)【要約】【課題】  開口パターンの穴底開口良否の判定を精度良く行う。【解決手段】  測長ＳＥＭの二次荷電粒子線を基に信号波形４１を生成し、生成した信号波形４１の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５％〜２０％の信号波形４１の接線４３を求める。この求めた接線４３と信号波形４１の底辺４７とがなす接線角度４４を算出する。この算出した接線角度４４と基準値とを比較して、開口パターンの開口良否判定を行う。【選択図】      図４
2005181058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測長走査型電子顕微鏡により得られた開口パターンの信号波形を基に該開口パターンを評価する方法であって、
前記信号波形の底辺と、該底辺の近傍における前記信号波形の接線とがなす角度を算出する工程と、
前記算出された角度に基づいて、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する工程と、
を含むことを特徴とする開口パターン評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の開口パターン評価方法において、
前記角度を算出する工程は、前記信号波形の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５％〜２０％の前記信号波形の接線を求め、該求めた接線と前記底辺とがなる角度を算出することを特徴とする開口パターン評価方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の開口パターン評価方法において、
前記算出された角度と、２０°〜８５°の間で設定された基準値とを比較して、前記判定を行うことを特徴とする開口パターン評価方法。
【請求項４】
開口パターンを有する基板に一次荷電粒子線を照射する工程と、
前記基板から発生する二次荷電粒子線を検出する工程と、
前記検出された二次荷電粒子線を基に信号波形を生成する工程と、
前記生成された信号波形の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５％〜２０％の前記信号波形の接線を求める工程と、
前記接線と、前記信号波形の底辺とがなす角度を算出する工程と、
前記算出された角度に基づいて、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する工程と、
を含むことを特徴とする開口パターン評価方法。
【請求項５】
請求項４に記載の開口パターン評価方法において、
前記算出された角度と、２０°〜８５°の間で設定された基準値とを比較して、前記判定を行うことを特徴とする開口パターン評価方法。
【請求項６】
基板上に形成された開口パターンを検査する半導体検査装置であって、
前記基板を保持するステージと、
前記ステージの上方に配置され、荷電粒子線を発する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から発せられた一次荷電粒子線を走査して前記開口パターン近傍に照射するための偏向器と、
前記基板から発生する二次荷電粒子線を検出する検出器と、
前記検出器により検出された二次荷電粒子線を基に信号波形を生成する信号波形生成部と、
前記信号波形生成部により生成された前記信号波形の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５〜２０％の前記信号波形の接線を求め、該求めた接線と前記信号波形の底辺とがなす角度を算出する接線角度算出部と、
前記接線角度算出部により算出された前記角度と、基準値とを比較して、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する穴底開口判定部と、
を備えたことを特徴とする半導体検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線を用いた半導体検査装置に係り、特に開口パターンの穴底部の開口良否評価に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、測長ＳＥＭ（「ＣＤ−ＳＥＭ」ともいう。）を用いて、基板上に形成された開口パターンの評価が行われている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、例えば、１０以上の高アスペクト比を有する開口パターンでは、穴底部から発生する二次電子がホール側壁で吸収されたり、開口パターン上方に配置された検出部にまで達することができなかったりする。このため、穴底部からの二次電子受信レベルが低く、穴底部の開口良否評価を行うことが困難であるという問題があった。
従来は、高アスペクト比の開口パターンを評価する際、図８及び９に示すように、測長ＳＥＭの信号波形４１，４２の半値幅５１，５２を基準値と比較していた。すなわち、信号波形４１，４２の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合、信号強度５０％における穴径５１，５２を測長値として用いていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８９１２８号公報（第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法では、測長値とされた穴径５１，５２は、実際の開口パターン底部の寸法（以下「穴底開口寸法」という。）よりも大きい値を示してしまうという問題があった。例えば、１２０ｎｍ径のホールパターンの場合、開口不良のパターンであっても測長値としての穴径５２は１１０ｎｍ付近の値を示すため、開口良好のパターンの穴径５１と同程度になってしまう。すなわち、信号強度５０％における穴径を測長値とする従来の方法では、実際の開口パターン底部の形状に追従できないという問題があった。従って、従来の方法では、穴底開口良否の判定が困難であった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、開口パターンの穴底開口良否の判定を精度良く行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る開口パターン評価方法は、測長走査型電子顕微鏡により得られた開口パターンの信号波形を基に該開口パターンを評価する方法であって、
前記信号波形の底辺と、該底辺の近傍における前記信号波形の接線とがなす角度を算出する工程と、
前記算出された角度に基づいて、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る開口パターン評価方法において、前記角度を算出する工程は、前記信号波形の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５％〜２０％の前記信号波形の接線を求め、該求めた接線と前記底辺とがなる角度を算出することが好適である。
【０００８】
本発明に係る開口パターン評価方法において、前記算出された角度と、２０°〜８５°の間で設定された基準値とを比較して、前記判定を行うことが好適である。
【０００９】
本発明に係る開口パターン評価方法は、開口パターンを有する基板に一次荷電粒子線を照射する工程と、
前記基板から発生する二次荷電粒子線を検出する工程と、
前記検出された二次荷電粒子線を基に信号波形を生成する工程と、
前記生成された信号波形の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５％〜２０％の前記信号波形の接線を求める工程と、
前記接線と、前記信号波形の底辺とがなす角度を算出する工程と、
前記算出された角度に基づいて、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る開口パターン評価方法において、前記算出された角度と、２０°〜８５°の間で設定された基準値とを比較して、前記判定を行うことが好適である。
【００１１】
本発明に係る半導体検査装置は、基板上に形成された開口パターンを検査する半導体検査装置であって、
前記基板を保持するステージと、
前記ステージの上方に配置され、荷電粒子線を発する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から発せられた一次荷電粒子線を走査して前記開口パターン近傍に照射するための偏向器と、
前記基板から発生する二次荷電粒子線を検出する検出器と、
前記検出器により検出された二次荷電粒子線を基に信号波形を生成する信号波形生成部と、
前記信号波形生成部により生成された前記信号波形の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５〜２０％の前記信号波形の接線を求め、該求めた接線と前記信号波形の底辺とがなす角度を算出する接線角度算出部と、
前記接線角度算出部により算出された前記角度と、基準値とを比較して、前記開口パターンの穴底部の開口良否を判定する穴底開口判定部と、
を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以上説明したように、二次荷電粒子線の信号波形に基づいて算出した接線角度と基準値とを比較することにより、開口パターンの穴底開口良否の判定を精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
先ず、本発明の実施の形態による開口パターンの評価方法について説明する。開口パターンは、高アスペクト比（例えば、１０以上）のホールパターンや孤立スペースパターン等である。
図１は、本発明の実施の形態による開口パターン評価方法を説明するためのフローチャートである。図２は、開口良好な開口パターンと、該開口パターンを測長ＳＥＭ観察して得られる二次荷電粒子線の信号波形とを示す図である。図３は、開口不十分な開口パターンと、該開口パターンを測長ＳＥＭ観察して得られる二次荷電粒子線の信号波形とを示す図である。図４は、図２に示した信号波形に基づく開口良否判定を説明するための図である。図５は、図３に示した信号波形に基づく開口良否判定を説明するための図である。
【００１４】
先ず、開口パターンを有する基板に一次荷電粒子線を照射する（ステップＳ１）。
次に、基板から発生する二次荷電粒子線を検出する（ステップＳ２）。
【００１５】
そして、検出された二次荷電粒子線を基に信号波形（すなわち、測長ＳＥＭ像の信号波形）を生成する（ステップＳ３）。
図２に示すように、基板３１上の開口良好な開口パターン３２を測長ＳＥＭ観察することにより信号波形４１が生成される。かかる開口良好である場合には、波形底辺のエッジ部における信号波形４１の傾きが大きく、該エッジ部の角の曲率は小さくなる。
一方、図３に示すように、基板３１上の開口不十分な開口パターン３３を測長ＳＥＭ観察することにより信号波形４２が生成される。かかる開口不十分である場合には、波形底辺のエッジ部における信号波形４２の傾きが小さく、該エッジ部の角の曲率は大きくなる。
【００１６】
次に、ステップＳ３で生成された信号波形の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５％〜２０％の信号波形の接線を求め、求めた接線と信号波形底辺とがなす角度（以下「接線角度」という。）を算出する（ステップＳ４）。ここで、信号強度の下限を５％以上としたのは、それよりも信号強度が小さい５％未満の領域（すなわち波形底辺に極端に近い領域）での接線角度を求めると、二次荷電粒子線の量が低下してしまい、不明瞭なＳＥＭ像となり、信号波形のコントラストが悪くなるためである。また、穴底開口の良否を判断するため、より穴底部に近い２０％を信号強度の上限とした。よって、３０％を信号強度の上限とすることもできるが、２０％を上限とする方が好ましい。また、信号波形縦軸の０〜１００％のレンジ幅は、良好な開口パターンをリファレンスパターンとして二次荷電粒子数及び反射荷電粒子数のカウントで規格化すればよい。なお、接線角度算出時の表示画面における縦横比は、０〜１００％のレンジ幅と、狙い目寸法（例えば、１２０ｎｍ）の表示長さとが同寸法になるようにすればよい。
【００１７】
図４に示すように、良好な開口パターン３２に関しては、図２に示した信号波形４１の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５％〜２０％の信号波形の接線４３が求められる。そして、該接線４３と信号波形４１の底辺４７とがなす接線角度４４が算出される。底辺４７とは、最小信号強度の場合、すなわち、信号強度が０％の場合を示す基準線である。
一方、図５に示すように、開口不十分な開口パターン３３に関しても同様に、図３に示した信号波形４２の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５％〜２０％の信号波形の接線４５が求められる。そして、該接線４５と信号波形４２の底辺４８とがなす接線角度４６が算出される。
【００１８】
そして、ステップＳ４で算出された接線角度４４，４６が、基準値以上であるか否かを判別する（ステップＳ５）。ここで、基準値は、デバイスの出来栄えの要求に応じて、２０°〜８５°の間で設定される値である。
ステップＳ５において、接線角度が基準値以上であると判別された場合には、開口パターンの穴底部の開口に関して良判定がなされる（ステップＳ６）。一方、接線角度が基準値よりも小さいと判別された場合には、開口パターンの穴底部の開口に関して不良判定がなされる（ステップＳ７）。
【００１９】
次に、上述した開口パターンの評価を実行するための半導体検査装置について説明する。
図６は、本実施の形態による半導体検査装置を説明するための概念図である。
図６に示すように、ＸＹ方向に移動可能なステージ４上に、基板３が保持されている。該基板３上には、開口パターンが形成されている。すなわち、開口パターンを有するレジスト膜又は絶縁膜が形成されている。
【００２０】
ステージ４の上方には、基板３に対して（一次）荷電粒子線１０を発する荷電粒子源１が配置されている。荷電粒子源１としては、例えば、電子線１０を発する電子銃を用いることができる。
荷電粒子源１とステージ４との間には、荷電粒子源１から発せられた一次荷電粒子線１０を走査して基板３に照射する走査機構としての偏向器２が配置されている。この偏向器２により、一次荷電粒子線１０が基板３上の開口パターン近傍に照射される。基板３から発生する二次電子等の二次荷電粒子線１１は、ステージ４上方に配置された検出器５により検出される。
【００２１】
演算処理部２０は、検出器５により検出された二次荷電粒子線１１に基づいて開口パターンの加工評価を行うためのものである。
演算処理部２０の信号波形生成部２１は、検出器５により検出された二次荷電粒子線１１に基づいて、図２，３に示すような信号波形を生成する。接線角度算出部２２は、信号波形生成部２１により生成された信号波形の最小信号強度を０％とし最大信号強度を１００％とした場合に、信号強度が５〜２０％における信号波形の接線を求め、この求めた接線と信号波形の底辺とがなす接線角度を算出する。
穴底開口良否判定部２３は、接線角度算出部２２により算出された角度と、予め設定された基準値とを比較することにより、開口パターンの穴底部の開口良否を判定し、出力する。該基準値は、デバイスの出来栄えの要求に応じて予め設定される値であり、２０°〜８５°の範囲であることが好適である。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態では、測長ＳＥＭ観察で得られた信号波形の底辺エッジ部における接線を求め、該接線と信号波形底辺とがなす接線角度を算出した。そして、この算出した接線角度と基準値とを比較することにより、穴底開口の良否を判断することとした。本実施の形態による方法は、開口パターンの穴底近傍における接線角度を基準としているため、開口パターンの穴底形状に追従することができる。図７に示すように、例えば、ホール径１２０ｎｍの開口パターンの評価について、従来の方法では開口良好と判定されていた接線角度８０°未満の領域について、本発明の方法を適用すれば開口不良と判定することができる。従って、開口パターンの開口良否判定を精度良く行うことができる。
また、上述したように開口パターンの開口良否判定を精度良く行うことができるため、露光エネルギー等の露光条件やフォーカスマージンの評価を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態による開口パターン評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】開口良好な開口パターンと、該開口パターンを測長ＳＥＭ観察して得られる二次荷電粒子線の信号波形とを示す図である。
【図３】開口不十分な開口パターンと、該開口パターンを測長ＳＥＭ観察して得られる二次荷電粒子線の信号波形とを示す図である。
【図４】図２に示した信号波形に基づく開口良否判定を説明するための図である。
【図５】図３に示した信号波形に基づく開口良否判定を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態による半導体検査装置を説明するための概念図である。
【図７】本発明の実施の形態により開口良好と判定される領域と、従来方法により開口領域と判定される領域とを比較した図である。
【図８】従来の開口良否判定を説明するための図である。
【図９】従来の開口良否判定を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    荷電粒子源（電子銃）
２    偏向器
３    基板
４    ステージ
５    検出器
１０  一次荷電粒子線
１１  二次荷電粒子線（二次電子）
２０  演算処理部
２１  信号波形生成部
２２  接線角度算出部
２３  穴底開口良否判定部
３１  基板
３２  開口パターン
３３  開口パターン
４１  信号波形
４２  信号波形
４３  接線
４４  接線角度
４５  接線
４６  接線角度
４７  底辺
４８  底辺
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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