(57)【要約】【課題】  不良ではないパターンを不良として測定するフォーカス不良を防止する自動フォーカシング方法および自動フォーカシング装置を提供する。【解決手段】  自動フォーカシング方法は、フォーカシング評価値を数値化し、前記数値化されたフォーカシング評価値と既に設定されたフォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別し、前記数値化されたフォーカシング評価値が前記許容レベル未満であれば、フォーカシング焦点深度を増やしながら、繰り返してフォーカシングすることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動フォーカシング方法において、
フォーカシング評価値を数値化し、前記フォーカシング評価値と、既に設定されたフォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別し、前記フォーカシング評価値が前記許容レベル未満であれば、フォーカシングの焦点深度を増やしながら、繰り返してフォーカシングすることを特徴とする自動フォーカシング方法。
【請求項２】
前記許容レベルは前記既に設定されたフォーカシング評価値の最高値の８０％であることを特徴とする請求項１に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項３】
前記焦点深度は前記フォーカシングの焦点マージン以内であることを特徴とする請求項１に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項４】
前記フォーカシングには、
走査型電子顕微鏡を有するフォーカシング部と、
情報を受ける入力部と、
ディテクタと、Ａ／Ｄコンバータと、前記入力部の出力を受けるコントローラとを有する制御部と、
前記制御部の動作を視覚的に示す表示部と、
を備えるフォーカシング装置を利用することを特徴とする請求項１に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項５】
ウェーハの特定部分をフォーカシングする段階と、
前記フォーカシングの評価値を数値化し、前記フォーカシングの評価値と、既に設定されたフォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別する段階と、
前記フォーカシングの評価値が前記許容レベル以上であれば、前記フォーカシングは良好であると決める段階と、
前記フォーカシングの評価値が前記許容レベル未満であれば、焦点深度を増やしながら、前記特定部分を繰り返してフォーカシングする段階と、
を含むことを特徴とする自動フォーカシング方法。
【請求項６】
前記許容レベルは前記既に設定されたフォーカシング評価値の最高値の８０％であることを特徴とする請求項５に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項７】
前記焦点深度は前記ウェーハの特定部分の焦点マージン以内であることを特徴とする請求項５に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項８】
前記焦点深度を増やしながら、前記特定部分を繰り返してフォーカシングする段階では、
走査型電子顕微鏡を有するフォーカシング部と、
情報を受ける入力部と、
ディテクタと、Ａ／Ｄコンバータと、前記入力部の出力を受けるコントローラとを有する制御部と、
前記制御部の動作を視覚的に示す表示部と、
を備えるフォーカシング装置を利用することを特徴とする請求項５に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項９】
前記特定部分を繰り返してフォーカシングする段階は、
前記繰り返してフォーカシングする段階で得られたフォーカシングの評価値を数値化し、そのフォーカシングの評価値と前記許容レベルとを比較判別する段階と、
前記繰り返して行われたフォーカシングの評価値が前記許容レベル以上であれば、前記繰り返して行われたフォーカシングは良好であると決める段階と、
前記繰り返して行われたフォーカシングの評価値が前記許容レベル未満であれば、焦点深度を増やしながら前記特定部分を繰り返してフォーカシングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項１０】
前記焦点深度は前記ウェーハの特定部分の焦点マージン以内であることを特徴とする請求項９に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項１１】
ウェーハの整列ポイントを整列フォーカシングする段階と、
前記整列フォーカシングの評価値を数値化し、前記整列フォーカシングの評価値と、既に設定された整列フォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別する段階と、
前記整列フォーカシングの評価値が前記許容レベル以上であれば、前記ウェーハの測定ポイントを測定フォーカシングする段階と、
前記整列フォーカシングの評価値が前記許容レベル未満であれば、焦点深度を増やしながら、前記整列ポイントを繰り返して整列フォーカシングする段階と、
を含むことを特徴とする自動フォーカシング方法。
【請求項１２】
前記許容レベルは前記既に設定されたフォーカシング評価値の最高値の８０％であることを特徴とする請求項１１に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項１３】
前記整列フォーカシングの焦点深度は前記ウェーハの整列ポイントの焦点マージン以内であることを特徴とする請求項１１に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項１４】
前記ウェーハの整列ポイントを整列フォーカシングする段階は、
走査型電子顕微鏡を有するフォーカシング部と、
情報を受ける入力部と、
ディテクタと、Ａ／Ｄコンバータと、前記入力部の出力を受けるコントローラとを有する制御部と、
前記制御部の動作を視覚的に示す表示部と、
を備えるフォーカシング装置を利用することを特徴とする請求項１１に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項１５】
前記整列ポイントを繰り返して整列フォーカシングする段階は、
前記繰り返して整列フォーカシングする段階で得られた整列フォーカシングの評価値を数値化し、その整列フォーカシングの評価値と前記許容レベルとを比較判別する段階と、
前記繰り返して行われた整列フォーカシングの評価値が前記許容レベル以上であれば、前記ウェーハの測定ポイントを測定フォーカシングする段階と、
前記繰り返して行われた整列フォーカシングの評価値が前記許容レベル未満であれば、焦点深度を増やしながら、前記ウェーハの整列ポイントを繰り返して整列フォーカシングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項１６】
前記整列フォーカシングの焦点深度は前記ウェーハの整列ポイントの焦点マージン以内であることを特徴とする請求項１５に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項１７】
ウェーハの整列ポイントを１次整列フォーカシングする段階と、
前記１次整列フォーカシングの評価値を数値化し、前記１次整列フォーカシングの評価値と、既に設定された１次フォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別する段階と、
前記１次整列フォーカシングの評価値が前記許容レベル以上であれば、前記ウェーハの測定ポイントを１次測定フォーカシングする段階と、
前記１次整列フォーカシングの評価値が前記許容レベル未満であれば、前記１次整列フォーカシングの焦点深度より大きい焦点深度で前記ウェーハの整列ポイントを２次整列フォーカシングする段階と、
を含むことを特徴とする自動フォーカシング方法。
【請求項１８】
前記許容レベルは前記１次整列フォーカシング評価値の最高値の８０％であることを特徴とする請求項１７に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項１９】
前記２次整列フォーカシングの焦点深度は前記１次整列フォーカシングの焦点マージン以内であることを特徴とする請求項１７に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項２０】
前記ウェーハの整列ポイントを１次整列フォーカシングする段階は、
走査型電子顕微鏡を有するフォーカシング部と、
情報を受ける入力部と、
ディテクタと、Ａ／Ｄコンバータと、前記入力部の出力を受けるコントローラとを有する制御部と、
前記制御部の動作を視覚的に示す表示部と、
を備えるフォーカシング装置を利用することを特徴とする請求項１７に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項２１】
前記１次測定フォーカシングする段階は、
前記１次測定フォーカシングの評価値を数値化し、前記１次測定フォーカシングの評価値と既に設定された１次測定フォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別する段階と、
前記１次測定フォーカシングの評価値が前記１次測定フォーカシング評価値の許容レベル以上であれば、前記ウェーハの他の整列ポイントをアドレシングする段階と、
前記１次測定フォーカシングの評価値が前記１次測定フォーカシング評価値の許容レベル未満であれば、前記１次測定フォーカシングの焦点深度より大きい焦点深度で２次測定フォーカシングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項２２】
前記１次測定フォーカシング評価値の許容レベルは前記既に設定された１次測定フォーカシング評価値の最高値の８０％であることを特徴とする請求項２１に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項２３】
前記２次整列フォーカシングする段階は、
前記２次整列フォーカシングの評価値を数値化し、前記２次整列フォーカシングの評価値と前記許容レベルとを比較判別する段階と、
前記２次整列フォーカシングの評価値が前記許容レベル以上であれば、前記ウェーハの測定ポイントを１次測定フォーカシングする段階と、
前記２次整列フォーカシングの評価値が前記許容レベル未満であれば、前記２次整列フォーカシングの焦点深度より大きい焦点深度で３次整列フォーカシングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項２４】
前記３次整列フォーカシングの焦点深度は前記１次整列フォーカシングの焦点マージン内であることを特徴とする請求項２３に記載の自動フォーカシング方法。
【請求項２５】
ウェーハの整列ポイント及び測定ポイントをフォーカシングする走査型電子顕微鏡を有するフォーカシング部と、
情報を受ける入力部と、
前記走査型電子顕微鏡から２次電子を検出するディテクタと、アナログ信号をデジタル信号に変換させるＡ／Ｄコンバータと、前記フォーカシングの評価値と既に設定されたフォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別し、前記フォーカシングの評価値が前記許容レベル未満の場合にフォーカシングを繰り返して遂行するように前記フォーカシング部を制御し、前記入力部の出力を受けるコントローラとを有する制御部と、
前記制御部の動作を視覚的に示す表示部と、
を備えることを特徴とする自動フォーカシング装置。
【請求項２６】
前記許容レベルは前記既に設定されたフォーカシング評価値の最高値の８０％であることを特徴とする請求項２５に記載の自動フォーカシング装置。
【請求項２７】
請求項１の自動フォーカシング方法を遂行することを特徴とする自動フォーカシング装置。
【請求項２８】
請求項５の自動フォーカシング方法を遂行することを特徴とする自動フォーカシング装置。
【請求項２９】
請求項１１の自動フォーカシング方法を遂行することを特徴とする自動フォーカシング装置。
【請求項３０】
請求項１７の自動フォーカシング方法を遂行することを特徴とする自動フォーカシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動フォーカシング方法及び自動フォーカシング装置に関するものであって、より詳細には半導体ウェーハに刻まれたパターンの線幅測定の時に、自動に焦点を調節する自動フォーカシング方法及び自動フォーカシング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、半導体素子は、半導体ウェーハの表面に多様な種類の薄膜を形成し、これを与えられたマスクで露光し、選択的にエッチングする工程を繰り返して、要求されたパターンを形成することによって製造される。
【０００３】
半導体ウェーハ表面に転写されるパターンの臨界寸法（ＣＤ）とプロファイル(ｐｒｏｆｉｌｅ)は露光システムのフォーカシング程度によって大きく変化する。このような変化は露光波長が短ければ短いほどひどくなるので、フォーカシングモニタリングは半導体製造産業において非常に重要な役割を果たす。一般的に半導体製造産業で使われている露光システムはほとんど自動フォーカシング装置を具備しており、最適のフォーカシングが行なわれるように制御されている。
【０００４】
薄膜が選択的にエッチングされて半導体ウェーハの表面に要求されたパターンが形成されると、その形成工程が設計の通りに正確に行なわれたか否かを確認する作業が実施される。この時の作業ではウェーハ上に形成されたパターンが既に形成された回路パターンに対して正しく整列しているかを確認し、半導体ウェーハの表面に転写されたパターンの線幅が要求寸法の通りに形成されたかを確認する。
【０００５】
最適のフォーカシングを測定する最も一般的な方法は、特定の形態のパターンをウェーハ上に形成した後、フォーカシングを変えながら、パターンの臨界寸法とプロファイルの変化を確認する方法である。しかし、このような方法では走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)を利用して作業者が肉眼で判別するので、その信頼性は作業者の個人差や技量に依存する。
【０００６】
そこで、肉眼ではなく、自動にフォーカシングを測定する新しい方法が提案された。この方法は特許文献１に開示されており、位相移動マスクを利用してフォーカスに従ってパターンがシフトされることを利用してディフォーカシング程度を計算する方法である。
【０００７】
それ以外に、パターンの線幅測定と関連して対物レンズの自動フォーカシングに関する“焦点位置制御メカニズム及び方法と半導体ウェーハ検査装置及び方法”（特許文献２参照）、ウェーハマークに対する光学系の焦点状態を正確に調節する“位置計測方法及びその装置と、露光方法及びその装置と、デバイス製造方法”（特許文献３参照）、ウェーハの実測定部分と自動焦点部分間のステップカバレッジを一致させて線幅測定装置の誤動作を防止する“自動焦点調節装置”（特許文献４参照）、“ＣＤ測定装置のターゲット取得技術（Ｔａｒｇｅｔ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ＣＤ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍａｃｈｉｎｅ）”（特許文献５参照）などの多数の技術がある。
【０００８】
素子の大きさが小さくなり、許容誤差(ｔｏｌｅｒａｎｃｅ)が厳格になって余裕が消えるにつれて、作業者の技量によって線幅測定値が変わってしまい、自動測定に対する信頼性が良くなるので、自動フォーカシング及び線幅測定が現在の趨勢である。
【０００９】
最近には、欠陥がパターンプロファイル自体の線幅サイズ不良であるか、自動フォーカシング不良による線幅サイズ不良であるかを判別するための不良モニタリングの必要性が高まっている。特に、自動フォーカシング不良による比率が日々に高くなっており、これによるインターロックや異常発生などが増加する趨勢を示している。
【００１０】
ところで、従来の線幅測定装置は自動フォーカシング不良、またはこれによる問題点の発生に対する探知方法(ｄｅｔｅｃｔ ｍｅｔｈｏｄ)乃至探知システム(ｄｅｔｅｃｔ ｓｙｓｔｅｍ)を有していない。特に、自動フォーカシング不良が半導体の一貫生産ライン(ＦＡＢ)内で発生した時に、リアルタイム(ｒｅａｌ ｔｉｍｅ)にモニタリング(ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ)するシステムがないのが実情である。
【００１１】
したがって、従来の線幅測定装置ではレファレンス(ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ)として有しているパターン模様と異なるパターンが測定される時のフォーカス不良によって、正しくパターニングされて要求された大きさの線幅を有するパターンが誤って不良パターンとして測定される可能性がある。
【００１２】
このように、正常のパターンをフォーカス不良によって不良なパターンとして測定することは、特にフォト工程に影響を与えるようになって、収率が下落する可能性が内在している。また、フォーカス不良によって誤ったデータが測定されて、インターロック(ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ)、または異常発生の時に実測定値に対する分析及び確認作業に時間がかかるので、生産遅延を誘発するようになる。
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５，３００，７８６号明細書
【特許文献２】特開２００１−０８２９２６号公報
【特許文献３】特開２００２−１９０４３９号公報
【特許文献４】大韓民国実用新案出願公開第２０００−０００５８９２号明細書
【特許文献５】米国特許第６，６０８，９２０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上述の従来技術上の問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、不良ではないパターンを不良として測定するフォーカス不良を防止する自動フォーカシング方法及び自動フォーカシング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するための本発明による自動フォーカシング装置は、ウェーハの整列ポイントと測定ポイントをフォーカシングする走査型電子顕微鏡を有するフォーカシング部と、情報を受ける入力部とを備え、前記走査型電子顕微鏡から２次電子を検出するディテクタと、アナログ信号をデジタル信号に変換させるＡ／Ｄコンバータと、前記フォーカシングの評価値と既に設定されたフォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別し、前記フォーカシングの評価値が前記許容レベル未満の場合、フォーカシングを繰り返して遂行するように前記フォーカシング部を制御し、前記入力部の出力を受けるコントローラを有する制御部をさらに備え、前記制御部の動作を視覚的に示す表示部をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
上述の目的を達成するための本発明の一局面による自動フォーカシング方法は、自動フォーカシング方法において、フォーカシング評価値を数値化し、前記フォーカシング評価値と既に設定されたフォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別し、前記フォーカシング評価値が前記許容レベル未満であれば、フォーカシングの焦点深度を増やしながら繰り返してフォーカシングすることを特徴とする。
【００１７】
上述の目的を達成するための本発明の他の局面による自動フォーカシング方法は、ウェーハの特定部分をフォーカシングする段階と、前記フォーカシングの評価値を数値化し、前記フォーカシングの評価値と既に設定されたフォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別する段階と、前記フォーカシング評価値が前記許容レベル以上であれば、前記フォーカシングは良好であると決める段階と、前記フォーカシング評価値が前記許容レベル未満であれば、焦点深度を増やしながら前記特定部分を繰り返してフォーカシングする段階とを含むことを特徴とする。
【００１８】
上述の目的を達成するための本発明のまた他の局面による自動フォーカシング方法は、ウェーハの整列ポイントを整列フォーカシングする段階と、前記整列フォーカシングの評価値を数値化し、前記整列フォーカシングの評価値と既に設定された整列フォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別する段階と、前記整列フォーカシング評価値が前記許容レベル以上であれば、前記ウェーハの測定ポイントを測定フォーカシングする段階と、前記整列フォーカシング評価値が前記許容レベル未満であれば、焦点深度を増やしながら前記整列ポイントを繰り返して整列フォーカシングする段階とを含むことを特徴とする。
【００１９】
上述の目的を達成するための本発明のまた他の局面による自動フォーカシング方法は、ウェーハの整列ポイントを１次整列フォーカシングする段階と、前記１次整列フォーカシングの評価値を数値化し、前記１次整列フォーカシングの評価値と既に設定された１次フォーカシング評価値の許容レベルとを比較判別する段階と、前記１次整列フォーカシング評価値が前記許容レベル以上であれば、前記ウェーハの測定ポイントを１次測定フォーカシングする段階と、前記１次整列フォーカシング評価値が前記許容レベル未満であれば、前記１次整列フォーカシングの焦点深度より大きい焦点深度で前記ウェーハの整列ポイントを２次整列フォーカシングする段階とを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、ウェーハの特定部分に対してフォーカシングし、フォーカシング評価値を数値化して、数値化されたフォーカシング評価値を既に設定された限界値(Ｌｉｍｉｔ Ｖａｌｕｅ)と比較判別する。比較判別の結果、フォーカシング評価値が許容レベル未満であれば、対物レンズの電流値を調整して焦点深度を段階的に増やしながらフォーカシングを繰り返して進行することによって、多くの状況のエラーを最小化する方向にフォーカシングを最適化する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の自動フォーカシング方法によれば、不良ではないパターンを不良として測定するフォーカス不良問題が解決されることにより、半導体素子の製造収率や生産性が向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例による自動フォーカシング装置及びこれを利用した自動フォーカシング方法を添付の図面を参照して詳細に説明する。従来の技術と比べた本発明の利点は添付の図面を参照した実施例の詳細な説明と特許請求範囲を通じて明白になるであろう。特に、本発明による自動フォーカシング方法は特許請求範囲でよく指摘され、明白に請求される。しかし、本発明は添付の図面と関連して次の実施例の詳細な説明を参照することによってよく理解される。図面において、同一の参照符号は多様な図面を通じて同一の構成要素を示す。
【００２３】
図１は本発明の一実施例による自動フォーカシング装置を概略的に示す構成図であり、図２は本発明の一実施例による自動フォーカシング方法を説明するための流れ図であり、図３は本発明の一実施例による自動フォーカシング方法でフォーカシングされるウェーハを示す平面図である。
【００２４】
図４は本発明の一実施例による自動フォーカシング方法において許容レベルを説明するためのグラフであり、図５から図７は本発明の一実施例による自動フォーカシング方法を説明するための断面図であり、図８は本発明の一実施例による自動フォーカシング方法を説明するためのグラフである。
【００２５】
図１を参照すると、本発明の一実施例による自動フォーカシング装置４００はフォーカシング動作が実際に行なわれる走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を含むフォーカシング部５００と、フォーカシング部５００の動作を制御する制御部６００と、制御部６００に所定の情報を入力するための入力部７００と、制御部６００の制御動作などを視覚的に表現する表示部８００とを含む。
【００２６】
制御部６００はフォーカシング部５００の走査型電子顕微鏡から２次電子を検出するディテクタ(Ｄｅｔｅｃｔｏｒ)６１０と、アナログ(Ａｎａｌｏｇｕｅ)信号をデジタル(ｄｉｇｉｔａｌ)信号に変換させるＡ／Ｄコンバータ(Ａ／Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ)６２０と、既に設定されたフォーカシング評価値の許容レベル(Ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ Ｌｅｖｅｌ)が貯蔵されていて、これをフォーカシング評価値と比較判別し、フォーカシング評価値が許容レベル以下であれば、フォーカシングを繰り返して遂行するようにフォーカシング部５００を制御するコントローラ(Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)６３０とを含む。この許容レベルについては後述する。
【００２７】
制御部６００は以下の説明の本発明の一実施例による自動フォーカシング方法を制御する。
【００２８】
本発明の一実施例による自動フォーカシング方法は、図２に示したように、まずウェーハの整列ポイント１(ＡＰ１、Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｐｏｉｎｔ１)に該当する部分に対してアドレシング(ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ)して、約１ｋ程度の倍率でフォーカシング(１次整列フォーカシング；ＡＰ１オートフォーカス)する。例えば、図３に示したように、ウェーハ１００をトップ(ｔｏｐ)１、レフト(ｌｅｆｔ)２、センタ(ｃｅｎｔｅｒ)３、ライト(ｒｉｇｈｔ)４及びボトム(ｂｏｔｔｏｍ)５に区分し、まずウェーハ１００のトップ１に対してフォーカシングし、以後のレフト２、センタ３、ライト４、ボトム５の順序にフォーカシングすると仮定する。ここでのフォーカシングはフォーカシングしようとする地点(整列ポイント)を探す整列フォーカシングと、探された地点に形成されたパターン(測定ポイント)の線幅を測定する測定フォーカシングを意味する。
【００２９】
ウェーハ１００のトップ１に対する１次整列フォーカシングで測定された１次整列フォーカシング評価値を数値化し、数値化された１次整列フォーカシング評価値を既に設定された整列フォーカシング評価値の許容レベル(Ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ Ｌｅｖｅｌ)と比較判別する(Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ Ｓｃｏｒｅ Ｌｅｖｅｌ)。許容レベルは、図４に示したように、フォーカシングの信頼性の確保のために既に設定された整列フォーカシング評価値の最高値の８０％程度であることが望ましい。
【００３０】
もし、１次整列フォーカシング評価値が許容レベル以上であれば１次整列フォーカシングは良好(Ｇｏｏｄ)と決められる。１次整列フォーカシングが良好と決められれば、ウェーハの測定ポイント１(ＭＰ １、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｐｏｉｎｔ１)に対して線幅測定のためのフォーカシング(１次測定フォーカシング；ＭＰ１ オートフォーカス)をする。
【００３１】
ところで、１次整列フォーカシング評価値が許容レベル未満であれば、１次整列フォーカシングは不良(Ｎｏ Ｇｏｏｄ)と決められる。１次整列フォーカシングが不良と決められればリトライ(Ｒｅｔｒｙ)段階に進む。すなわちウェーハの１次整列ポイントを再アドレシングする。これによって、再整列フォーカシング(２次整列フォーカシング)し、２次整列フォーカシングの評価値と許容レベルとを比較判別する(Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ Ｓｃｏｒｅ Ｌｅｖｅｌ)。この時の許容レベルは、先の説明の既に設定された整列フォーカシング評価値の最高値の８０％である。
【００３２】
２次整列フォーカシングの結果、その評価値が許容レベル以上であれば、２次整列フォーカシングは良好と決められて１次測定フォーカシング段階に進行する(ＭＰ１ オートフォーカス)。しかし、２次整列フォーカシングの評価値が許容レベル未満であって、不良と決められればリトライ(Ｒｅｔｒｙ)段階に進む。すなわち、ウェーハの１次整列ポイントを再アドレシングする。これによって、再整列フォーカシング(３次整列フォーカシング)し、３次整列フォーカシングの評価値と許容レベルとを比較判別する(Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ Ｓｃｏｒｅ Ｌｅｖｅｌ)。この時の許容レベルも先の既に設定された整列フォーカシング評価値の最高値の８０％である。
【００３３】
一方、図５から図７に示したように、２次整列フォーカシングにおいては対物レンズ２００の電流値を調整して１次整列フォーカシングの焦点深度より大きい焦点深度を使用する。これと同様に、３次(後次)整列フォーカシングの焦点深度は２次(前次)整列フォーカシングの焦点深度より大きくなるように設定する。
【００３４】
具体的に、ウェーハ１００の整列ポイントを走査型電子顕微鏡の対物レンズ２００で１次整列フォーカシングする場合、その焦点深度３００内にウェーハがなければ、フォーカシング不良と決められる。１次整列フォーカシングが不良と決められれば２次整列フォーカシングに進行し、この時の焦点深度３００ａは１次整列フォーカシングの焦点深度３００より大きく設定する。２次整列フォーカシングが不良と決められれば３次(後次)整列フォーカシングを進行し、この時の焦点深度３００ｂは２次(前次)整列フォーカシングの焦点深度３００ａより大きく設定する。
【００３５】
ここで、整列フォーカシングの信頼性確保のために２次整列フォーカシングの焦点深度３００ａと３次整列フォーカシングの焦点深度３００ｂは１次整列フォーカシングの焦点マージン(ｆｏｃｕｓ ｍａｒｇｉｎ)以内でなければならない。１次整列フォーカシングの焦点マージン以内の範囲で整列フォーカシングを数回繰り返してもウェーハのパターンが１次整列フォーカシングの焦点マージン以内に入っていなければ、そのパターンは最終的に不良と判別される。そして、整列フォーカシングのリトライ回数は各次数の整列フォーカシングの焦点深度が１次整列フォーカシングの焦点マージン以内に入ってくる限り任意に決められる。
【００３６】
測定フォーカシングの場合も上の通りである。すなわち、１次整列フォーカシングやリトライの結果、２次乃至３次整列フォーカシング評価値が既に設定された１次整列フォーカシングの許容レベル以上であれば、測定フォーカシングの倍率より大きい倍率でウェーハの測定ポイント(Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｐｏｉｎｔ)に対する１次測定フォーカシング(ＭＰ１ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ)段階に進行する。
【００３７】
１次測定フォーカシング評価値を数値化し、数値化された１次測定フォーカシング評価値と既に設定された１次測定フォーカシングの許容レベルとを互いに比較判別する(Ｍｅａｓｕｒｅ Ｓｃｏｒｅ Ｌｅｖｅｌ)。比較判別の結果、数値化された１次測定フォーカシング評価値が許容レベル以上であれば１次測定フォーカシングは良好と決められて、ウェーハの他の整列ポイント、例えば、図３の２地点(ウェーハのレフト地域)にアドレシングする。ここでの許容レベルは既に設定された１次測定フォーカシング評価値の約８０％に設定することがフォーカシングの信頼性の確保に望ましい。
【００３８】
１次測定フォーカシング評価値が許容レベル未満であって、１次測定フォーカシングが不良と決められれば、リトライ段階、すなわちウェーハの１次測定ポイントに対する２次測定フォーカシングに進行する。これによって、２次測定フォーカシング評価値を数値化し、数値化された２次測定評価値と既に設定された許容レベルとを互いに比較判別する(Ｍｅａｓｕｒｅ Ｓｃｏｒｅ Ｌｅｖｅｌ)。比較判別の結果、２次測定フォーカシング評価値が許容レベル以上であれば、２次測定フォーカシングは良好と決められて、２次整列フォーカシング段階に進行する(ＡＰ２ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ)。
【００３９】
２次測定フォーカシング評価値が許容レベル未満であれば、２次測定フォーカシングは不良と決められてリトライ段階を繰り返して３次測定フォーカシング段階に進行する。
【００４０】
測定フォーカシングにおいても整列フォーカシングと同様に、２次測定フォーカシング段階の場合、対物レンズ２００の電流値を調整して１次測定フォーカシングの焦点深度より大きい焦点深度を使う。３次測定フォーカシングにおいても３次(後次)測定フォーカシングの焦点深度は２次(前次)測定フォーカシングの焦点深度より大きくなるように設定する。
【００４１】
一方、測定フォーカシングの信頼性の確保のために２次測定フォーカシングの焦点深度と３次測定フォーカシングの焦点深度は１次測定フォーカシングの焦点マージン(ｆｏｃｕｓ ｍａｒｇｉｎ)以内でなければならない。１次測定フォーカシングの焦点マージン以内の範囲で測定フォーカシングを数回繰り返してもウェーハのパターンが１次測定フォーカシングの焦点マージン以内に入ってこなければ、そのパターンは最終的に不良と判別されるであろう。そして、測定フォーカシングのリトライ回数は各次数の測定フォーカシングの焦点深度が１次測定フォーカシングの焦点マージン以内に入ってくる限り任意に決められる。
【００４２】
このように、本実施例による整列フォーカシングと測定フォーカシングでは図８に示したように、ウェーハの特定部分に対してフォーカシングし、フォーカシング評価値を数値化して、数値化されたフォーカシング評価値を既に設定された限界値(Ｌｉｍｉｔ Ｖａｌｕｅ)と比較判別する。比較判別の結果、フォーカシング評価値が許容レベル未満であれば、対物レンズの電流値を調整して焦点深度を段階的に増やしながら、フォーカシングを繰り返して進行（(１)→(２)→(３)→(４)）することによって、多くの状況のエラーを最小化する方向にフォーカシングを最適化する。
【００４３】
以上の詳細な説明は本発明を例示したものである。上述の内容は本発明の望ましい実施形態を示して説明することに過ぎず、本発明は多様な他の組み合わせ、変更及び環境で使うことができる。そして、本明細書に記載された発明の概念の範囲、上述の開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施することにおいて、最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を利用するのに当業界に知られた他の状態への実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態で本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付の請求範囲は他の実施状態も含むことと解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例による自動フォーカシング装置を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例による自動フォーカシング方法を説明するための流れ図である。
【図３】本発明の一実施例による自動フォーカシング方法でフォーカシングされるウェーハを示す平面図である。
【図４】本発明の一実施例による自動フォーカシング方法において許容レベルを説明するためのグラフである。
【図５】本発明の一実施例による自動フォーカシング方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施例による自動フォーカシング方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の一実施例による自動フォーカシング方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の一実施例による自動フォーカシング方法を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
１００  ウェーハ、２００  対物レンズ、３００、３００ａ、３００ｂ  焦点深度、５００  フォーカシング部、６００  制御部、６１０  ディテクタ、６２０  Ａ／Ｄコンバータ、６３０  コントローラ、７００  入力部、８００  表示部
【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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