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公開番号2025121505
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-20
出願番号2024016930
出願日2024-02-07
発明の名称計測装置及び走査画像取得方法
出願人株式会社日立ハイテク
代理人ポレール弁理士法人
主分類G01B 15/00 20060101AFI20250813BHJP(測定;試験)
要約【課題】レーザ光照射による副作用を抑えつつ、高精度な寸法計測を可能にする。
【解決手段】ウェハ上の所定のパターンの寸法を複数の計測点において計測する計測装置であって、荷電粒子光学系と検出器108とを含む撮像部101と、検出器からの検出信号を受けて走査画像を作成する画像処理部111と、レーザ光源121とレーザ光源からの光の領域への照射を制御するシャッター122とを含む照射光学系120と、撮像部と照射光学系とを制御するコントローラ112とを有し、コントローラは、シャッターを開いてレーザ光源からの光の照射を開始してから撮像部において走査画像の撮像を開始するまでのレーザ光源からの光の照射量が、複数の計測点において等しくなるように時間調整を行う。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
ウェハ上の所定のパターンの寸法を複数の計測点において計測する計測装置であって、
荷電粒子光学系と、ステージと、前記荷電粒子光学系からの荷電粒子線が前記ステージ上に載置された前記ウェハに照射されることにより放出される信号電子を検出する検出器とを備える撮像部と、
前記荷電粒子光学系が前記荷電粒子線を前記ウェハ上で走査させて前記検出器が前記信号電子を検出して出力する検出信号を受けて走査画像を作成する画像処理部と、
レーザ光源と、前記レーザ光源からの光を前記荷電粒子光学系の視野を含む領域に照射するための光学素子と、前記レーザ光源からの光の前記領域への照射を制御するシャッターとを備える照射光学系と、
前記撮像部と前記照射光学系とを制御するコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記シャッターを開いて前記レーザ光源からの光の照射を開始してから前記撮像部において前記走査画像の撮像を開始するまでの前記レーザ光源からの光の照射量が、前記複数の計測点において等しくなるように時間調整を行う計測装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記コントローラは、前記走査画像の撮像が終了すると前記シャッターを閉じて前記レーザ光源からの光の照射を終了する計測装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記照射光学系は、前記レーザ光源からの光量をモニタする光量モニタを備え、
前記コントローラは、前記シャッターが開いている期間における前記光量モニタでモニタされた前記レーザ光源からの光の照射量が、前記複数の計測点において等しくなるように時間調整を行う計測装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記コントローラは、前記シャッターが開いている期間における前記光量モニタでモニタされた前記レーザ光源からの光の照射量が所定の値を超えた場合にアラームを表示する計測装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記照射光学系は、前記レーザ光源からの光量をモニタする光量モニタを備え、
前記コントローラは、前記複数の計測点での計測に応じて設定された計測レシピにしたがって、前記シャッターが開いている期間における前記光量モニタでモニタされた前記レーザ光源からの光の照射量が、前記複数の計測点において等しくなるように時間調整を行う計測装置。
【請求項６】
ウェハ上の所定のパターンの寸法を複数の計測点において計測する計測装置であって、
荷電粒子光学系と、ステージと、前記荷電粒子光学系からの荷電粒子線が前記ステージ上に載置された前記ウェハに照射されることにより放出される信号電子を検出する検出器とを備える撮像部と、
前記荷電粒子光学系が前記荷電粒子線を前記ウェハ上で走査させて前記検出器が前記信号電子を検出して出力する検出信号を受けて走査画像を作成する画像処理部と、
レーザ光源と、前記レーザ光源からの光を前記荷電粒子光学系の視野を含む領域に照射するための光学素子と、前記レーザ光源からの光の前記領域への照射を制御するシャッターとを備える照射光学系と、
前記複数の計測点での計測における手順及び内容を定義する計測レシピを作成するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記シャッターを開いて前記レーザ光源からの光の照射を開始してから前記撮像部において前記走査画像の撮像を開始するまでの前記レーザ光源からの光の照射量が、前記複数の計測点において等しくなるように時間調整を行う手順を前記計測レシピに定義する計測装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記照射光学系は、前記レーザ光源からの光量をモニタする光量モニタを備え、
前記コントローラは、前記シャッターが開いている期間における前記光量モニタでモニタされた前記レーザ光源からの光の照射量が、前記複数の計測点において等しくなるように時間調整を行う手順を前記計測レシピに定義する計測装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記コントローラは、複数の計測点候補から、前記レーザ光源からの光が重複して照射されることがないよう選択して、前記複数の計測点として前記計測レシピに定義する計測装置。
【請求項９】
請求項６において、
前記コントローラは、前記シャッターが開いている期間に前記撮像部が実行する処理の方式に応じて前記時間調整のための異なる待ち時間の長さを前記計測レシピに設定可能とされる計測装置。
【請求項１０】
請求項６において、
前記コントローラは、前記撮像部が実行するどの処理を開始するタイミングで前記シャッターを開くかについて前記計測レシピに定義する計測装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置及びその走査画像取得方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造ラインでは、製造ラインに配置された計測装置により半導体ウェハ上に形成されるパターンの形状を計測し、その良否をモニタリングすることで、歩留まりの向上を図っている。半導体デバイスの微細化、三次元化に伴い、測長の高精度化が求められる一方、大量生産に対応するために計測装置においてもスループット向上が強く求められる。しかしながら、測長の精度とスループットとはトレードオフの関係にある。
【０００３】
特許文献１には、レーザビームを照射してウェハ上の欠陥の位置や種類を検査する検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００３－１５１４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
測長精度を低下させる要因として試料帯電が挙げられる。試料帯電による弊害としては、パターンエッジ消失が挙げられる。パターンエッジ部分からは大量の二次電子が放出されることから試料に強い正帯電が生じる。パターンエッジ部分から放出される信号電子が正帯電によって試料側に戻されることにより、検出器で検出されるパターンエッジ部分からの信号電子が僅かになり、走査画像からパターンエッジを特定することができなくなる。
【０００６】
従来、試料帯電を低減するため、電子線のスキャンスピードの高速化を実施してきたが、根本的に帯電を除去することはできない。これに対して、特許文献１に開示のように、試料帯電はレーザ照射によって除去することができる。
【０００７】
しかし、試料にレーザ光を照射すると、試料に対するダメージやコンタミネーションによるパターン形状変化が生じる。パターン形状変化量はレーザ光照射量に依存するため、高精度なパターン寸法ばらつき管理には、レーザ照射量の制御を要する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施の態様である計測装置は、ウェハ上の所定のパターンの寸法を複数の計測点において計測する計測装置であって、荷電粒子光学系と、ステージと、荷電粒子光学系からの荷電粒子線がステージ上に載置されたウェハに照射されることにより放出される信号電子を検出する検出器とを備える撮像部と、荷電粒子光学系が荷電粒子線をウェハ上で走査させて検出器が信号電子を検出して出力する検出信号を受けて走査画像を作成する画像処理部と、レーザ光源と、レーザ光源からの光を荷電粒子光学系の視野を含む領域に照射するための光学素子と、レーザ光源からの光の領域への照射を制御するシャッターとを備える照射光学系と、撮像部と照射光学系とを制御するコントローラとを有し、コントローラは、シャッターを開いてレーザ光源からの光の照射を開始してから撮像部において走査画像の撮像を開始するまでのレーザ光源からの光の照射量が、複数の計測点において等しくなるように時間調整を行う。
【発明の効果】
【０００９】
レーザ光照射による副作用を抑えつつ、高精度な寸法計測を可能にする。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
荷電粒子線装置の概略構成図である。
情報処理装置のハードウェア構成例である。
試料であるウェハを模式的に示す図である。
パターンの計測に用いるＳＥＭ像を取得するフローチャートである。
ＳＥＭ像を取得するタイムチャート（模式図）である。
アラーム画面の例である。
計測結果データの表示例である。
計測レシピを作成するフローチャートである。
確認画面の例である。
処理方式データベースのデータ構成例である。
選択画面の例である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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