本发明专利技术能够根据SN比低的图案图像测量出工艺间的重叠误差。因此，根据二次电子检测器(107)的检测信号形成二次电子像(200)，根据反射电子检测器(109)的检测信号形成反射电子像(210)，制作将反射电子像中的亮度信息沿线图案的长度方向相加而得的SUMLINE轮廓(701)，使用根据二次电子像检测出的上层图案的位置信息、和使用基于SUMLINE轮廓从反射电子像推定出的推定线图案(801)而检测出的下层图案的位置信息，计算出试样的重叠误差。计算出试样的重叠误差。计算出试样的重叠误差。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】重叠测量系统以及重叠测量装置
[0001]本专利技术涉及半导体装置的制造工序中的测量技术，特别是涉及进行测量工序间的图案的偏移量的重叠测量(重合测量)的重叠测量系统、重叠测量装置。
技术介绍
[0002]随着半导体装置的微细化，要求提高遍及曝光装置的多个层间的图案的重合(overlay)精度。认为高精度地测量重叠并向曝光装置反馈的重要性越来越高。
[0003]通过反复进行利用光刻处理和蚀刻处理对形成于半导体晶片上的光掩模的图案进行转印的工序来制造半导体装置。在半导体装置的制造过程中，光刻处理、蚀刻处理及其他良好与否、异物产生等对成品率造成较大影响。因此，为了早期或事先检测出这样的制造过程中的异常或不良的发生，在制造过程中进行半导体晶片上的图案的测量、检查。
[0004]尤其是，随着近年来半导体装置的微细化和三维化的发展，不同工序间的图案中的重叠精度的重要度提高。在重叠测量中，以往广泛使用光学式测量技术，但在进行了微细化的半导体装置中，难以得到所要求的测量精度。
[0005]因此，开发了使用带电粒子束装置(扫描型电子显微镜)的重叠测量。在专利文献1中，以比通常测长高的加速且大的电流来照射电子束而使基板带电，检测出由下层结构的不同引起的电位对比度，从而检测出下层图案位置并进行重叠测量。在该情况下，由于依赖于电子束扫描方向、操作顺序而产生重合偏差测量偏移，所以通过使扫描方向、扫描顺序具有对称性来消除测量偏移，由此提高重合偏差测量精度。
[0006]在专利文献2中，通过照射高加速的电子束，得到未在试样表面露出的图案的透射像而进行重叠测量。在该情况下，受到形成于未在试样表面露出的图案的上层的层的影响，即使是一个图案，也以多个图像浓淡度来表现，因此使用模板求出图案边界。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开2015
‑
210140号公报
[0010]专利文献2：国际公开第2017/130365号
技术实现思路
[0011]专利技术要解决的课题
[0012]这样，在使用带电粒子束装置(扫描型电子显微镜)的重叠测量中，需要检测未在试样表面露出的图案，因此与进行试样表面的图案的测长的情况相比，需要增大向试样照射的能量。另外，为了提高测量精度，优选得到清晰的图像。为此，通常增加形成电子显微镜像时的帧累计数。
[0013]然而，作为对处于半导体装置的制造工序的半导体晶片进行重叠测量的情况，存在想要验证形成于试样表面的抗蚀剂图案与形成于其下层的电极或配线图案的重叠的情况。在这样的情况下，作为有机物的抗蚀剂受到电子束的影响而容易收缩，因此希望在尽可
能抑制电子束对试样的照射量的状态下取得图像，进行重叠测量。当然，越增加帧累计数，重叠测量的吞吐量也越降低。
[0014]因此，优选根据极力抑制向试样照射的一次电子束的能量、且帧累计数也尽可能小的图像来进行重叠测量。在这样的条件下得到的电子显微镜像的SN(信噪比)不得不变低。即，需要从SN低的电子显微镜像也能够进行重叠测量。
[0015]用于解决课题的手段
[0016]作为本专利技术的一实施方式的重叠测量系统具备扫描电子显微镜和计算机子系统，对具有上层图案和下层图案的试样的重叠误差进行测量，所述下层图案包含线图案，
[0017]扫描电子显微镜具备：电子光学系统，其向试样照射一次电子束；二次电子检测器，其从利用一次电子束在试样上扫描而释放的信号电子检测出二次电子；以及反射电子检测器，其从信号电子检测出反射电子，
[0018]计算机子系统构成为进行如下处理：根据二次电子检测器的检测信号形成二次电子像，根据反射电子检测器的检测信号形成反射电子像，生成将反射电子像中的亮度信息沿着线图案的长度方向相加而得到的SUMLINE轮廓，使用从二次电子像检测的上层图案的位置信息、和使用基于SUMLINE轮廓从反射电子像推定出的推定线图案而检测的下层图案的位置信息，计算出试样的重叠误差。
[0019]另外，作为本专利技术的一实施方式的重叠测量装置根据通过扫描电子显微镜对具有上层图案和下层图案的试样取得的二次电子像和反射电子像，测量试样的重叠误差，所述下层图案包含线图案，该重叠测量装置具有：轮廓制作部，其制作将反射电子像中的亮度信息沿着线图案的长度方向相加而得到的SUMLINE轮廓；以及重叠计算部，其使用从二次电子像检测出的上层图案的位置信息、和使用基于SUMLINE轮廓从反射电子像推定出的推定线图案而检测出的下层图案的位置信息，计算出试样的重叠误差，二次电子像是基于通过一次电子束在试样上扫描而释放的信号电子中包含的二次电子而形成的电子显微镜像，反射电子像是基于信号电子中包含的反射电子而形成的电子显微镜像。
[0020]专利技术效果
[0021]能够根据SN低的图案图像测量工艺间的重叠误差。
[0022]根据本说明书的描述和附图，其他问题和新颖特征将变得清楚。
附图说明
[0023]图1是实施例1的重叠测量系统的概略结构例。
[0024]图2A是上层图案图像(二次电子像)的示意图。
[0025]图2B是下层图案图像(反射电子像)的示意图。
[0026]图3是重叠测量工序的流程图。
[0027]图4是基于孔图案的帧数决定处理流程。
[0028]图5是基于线图案的帧数决定处理流程。
[0029]图6是从二次电子像检测孔图案中心位置的例子。
[0030]图7是说明对反射电子像执行的图像处理的概要的图。
[0031]图8是说明根据SUMLINE轮廓推定线图案的处理的概要的图。
[0032]图9是表示使用了孔图案的中心位置和推定线图案的重叠测量的图。
[0033]图10是设定测量条件的GUI画面的例子。
[0034]图11是实施例2的重叠测量系统的概略结构例。
具体实施方式
[0035]以下，参照附图对本专利技术的实施例进行详细说明。
[0036]实施例1
[0037]图1表示重叠测量系统的概率结构例。重叠测量系统100具备拍摄工具120和计算机子系统(重叠测量装置)121。作为拍摄工具120，在本实施例中使用扫描型电子显微镜。拍摄工具120由内置有向试样照射一次电子束的电子光学系统的柱(column)101和载置作为测量对象的试样的试样室102构成。在柱101的内部包含电子枪103、聚光透镜104、物镜105、偏转器106、二次电子检测器(SE Detector)107、E
×
B滤波器108、反射电子检测器(BSE Detector)109。从电子枪103产生的一次电子束(也称为照射电子束、带电粒子束)通过聚光透镜104和物镜105而会聚，对载置于静电卡盘111上的晶片(试样)110进行照射，通过一次电子束与试样的相互作用而释放信号电子。一次电子束通过偏转器106而偏转，沿着晶片110的表面进行扫描。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种重叠测量系统，其具备扫描电子显微镜和计算机子系统，测量具有上层图案和下层图案的试样的重叠误差，所述下层图案包含线图案，其特征在于，所述扫描电子显微镜具备：电子光学系统，其向试样照射一次电子束；二次电子检测器，其从利用所述一次电子束在所述试样上扫描而释放的信号电子中检测出二次电子；以及反射电子检测器，其从所述信号电子中检测出反射电子，所述计算机子系统构成为进行如下处理：根据所述二次电子检测器的检测信号形成二次电子像，根据所述反射电子检测器的检测信号形成反射电子像；生成将所述反射电子像中的亮度信息沿着所述线图案的长度方向相加而得到的SUMLINE轮廓；以及使用从所述二次电子像检测出的所述上层图案的位置信息、以及使用基于所述SUMLINE轮廓从所述反射电子像推定出的推定线图案而检测出的所述下层图案的位置信息，计算出所述试样的重叠误差。2.根据权利要求1所述的重叠测量系统，其特征在于，所述计算机子系统对所述二次电子像进行图案检测而得到所述上层图案的位置信息。3.根据权利要求1所述的重叠测量系统，其特征在于，所述计算机子系统根据所述SUMLINE轮廓推定出所述下层图案的所述线图案的宽度或边缘位置。4.根据权利要求1所述的重叠测量系统，其特征在于，所述计算机子系统构成为针对每个所述二次电子检测器和所述反射电子检测器显示设定测量图案、测量算法以及测量选项的设定画面，作为所述测量图案，所述计算机子系统设定从图像检测出的图案，作为所述测量算法，所述计算机子系统设定用于从所述图像检测出设定为所述测量图案的图案的算法，作为所述测量选项，所述计算机子系统设定通过设定为所述测量算法的算法从所述图像检测出设定为所述测量图案的图案所需的设定事项。5.根据权利要求4所述的重叠测量系统，其特征在于，所述计算机子系统构成为显示对取得所述二次电子像和所述反射电子像的条件进行设定的设定画面，作为所述条件，包含取得所述二次电子像以及所述反射电子像的累计帧数。6.根据权利要求5所述的重叠测量系统，其特征在于，通过所述设定画面自动设定所述累计帧数。7.根据权利要求1所述的重叠测量系统，其特征在于，所述计算机子系统设定取得所述二次电子像和所述反射电子像的累计帧数，一边将为了取得所述反射电子像而相加的帧数每次增加1帧，一边制作所述SUMLINE轮廓，将所述SUMLINE轮廓的评价值成为阈值以上时的帧数设定为所述累计帧数。8....
【专利技术属性】
技术研发人员：椙江政贵，酒井计，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：
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