检查装置调整系统以及检查装置调整方法与流程

1.本发明涉及自动调整样品的检查装置的技术。另外，样品包含半导体晶片(以下也称作晶片)。另外，检查装置还包含观测装置。


背景技术：

2.作为对样品照射电子射线(1次电子)并检测从样品二次地产生的信号电子(2次电子)来得到图像的检查装置，有sem(scanning electron microscope，扫描电子显微镜)。尤其在检查半导体晶片的检查装置中使用了sem，作为其一而有cd
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sem(critical dimension sem，临界尺寸sem)。半导体每年都在推进微细化，对于cd
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sem，分辨率、测量再现性的提升、检查装置间的测量误差的减低等要求不断提高。为了得到高分辨率的sem图像，需要正确地设定对晶片照射电子射线时的光学条件。所谓光学条件，例如是指电子射线的加速电压、透镜的励磁电流、各种电极的电压等。这些条件的最优值根据晶片的规格、观察位置即聚焦点而不同。晶片有各种材质、图案形状，在进行检查的晶片的种类有较大不同的情况下，需要再度调整最优的光学条件。另外，调整作业由于是处置多个光学条件的复杂的作业，因此除了详细理解成为对象的cd
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sem的机制的人以外，难以实施。即，即使在将cd
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sem向客户交付后，在检查晶片有较大变更的情况下，也需要专业的业者到客户那里调整光学条件。由于cd
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sem被装入生产线，因此若为了调整而停止cd
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sem，就会降低晶片的生产效率。因此，对cd
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sem谋求光学条件设定的自动化和迅速化。
3.在专利文献1中，公开了使用解析和晶片的观察图像来将光学条件自动最优化的手法。这是比较解析结果和观察图像并通过修正解析模型来在检查装置得到最优的光学条件的手法。在晶片表面有微小的起伏的情况下，由于若观察位置改变，高度就发生变化，因此最优的光学条件改变，但若有修正过的解析模型，就能相对于高度而预测最优的光学条件。
4.另外，在专利文献2中，公开了将预先拍摄的晶片的特征性的图像用作模型来自动搜索晶片的观察位置的手法。这是如下那样手法：在搜索特定的观察位置时，使用图案辨识来检测与预先拍摄的图像一致的位置，并存储拍摄时的光学条件，在检测到观察位置时自动设定光学条件。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：jp特开2006
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32202号公报
8.专利文献2：jp特开平09
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245709号公报


技术实现要素：

9.发明要解决的课题
10.在专利文献1中，使用晶片的观察图像来修正解析模型，预测最优的光学条件。但该手法由于需要观察图像，因此若不获得晶片，就不能适用。
11.在专利文献2中，同样需要晶片的图像，若不获得晶片，就不能适用。另外，由于仅存储图像拍摄中使用的有限的光学条件，因此，在拍摄的位置以外，不一定能得到最优的光学条件。
12.本发明，目的在于，根据半导体开发的趋势、客户信息进行预测，作成晶片的解析模型并通过解析来预测光学条件，只要能掌握客户晶片的规格，就对光学条件附加优先级并提示，由此迅速地实施光学条件的设定。
13.用于解决课题的手段
14.为了解决上述课题，利用存储解析结果的数据库，其中该解析结果将表示检查装置的模型的检查装置模型、表示样品的模型的样品模型以及聚焦点建立对应，确定检查装置中的对样品的检查/摄像中的光学条件。更具体地，在解析结果中存储对应的图像数据(图案)，检索与检查装置中摄像的图像数据(图案)类似的图像，确定表示检索到的图像的解析结果的光学条件。
15.另外，本发明中还包含：提取遵循所指定的优先顺位的光学条件的候补。
16.发明的效果
17.根据本发明，能更有效率地设定光学条件。
附图说明
18.图1是实施例1所涉及的检查装置自动调整系统的结构图。
19.图2是表示cd
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sem的结构的一例的图。
20.图3是表示实施例1所涉及的检查装置自动调整系统的利用时的流程的图。
21.图4是实施例1所涉及的检查装置自动调整系统的输入画面的一例。
22.图5是实施例1所涉及的检查装置自动调整系统的解析结果db104的一例。
23.图6是表示实施例1所涉及的检查装置自动调整系统的利用时的流程的图。
24.图7是实施例1所涉及的检查装置自动调整系统的输入画面的一例。
25.图8是表示实施例1所涉及的检查装置自动调整系统的最优光学条件提取的流程的图。
26.图9是实施例2所涉及的检查装置自动调整系统的结构图。
27.图10是表示用于应对实施例3所涉及的尺寸的偏差的流程的图。
具体实施方式
28.在获得客户晶片后，为了迅速设定最优的光学条件，预先作成基于晶片的材质、图案的预测的晶片的解析模型，通过解析来求取光学条件，这是有效的。因此，在检查装置的设计中或设计后，在获得客户晶片前执行解析，作成解析结果db。另外，在解析模型中包含与样品相关的样品模型和针对检查装置的检查装置模型。进而，在样品模型中包含针对半导体晶片的晶片模型。另外，本说明书中所谓“最优”，包含与给定条件(指标)一致的概念，并不一定是限定于最适当这一意思的用语。
29.以下适宜参考附图来详细说明本发明的实施例。另外，在各图中，对共通的部分标注相同附图标记，省略重复的说明。
30.实施例1
31.在图1示出实施例1所涉及的检查装置自动调整系统。检查装置自动调整系统包含模型db101、解析条件设定if102、解析执行部103、解析结果db104、观察条件设定if105、晶片图案检索部106、光学条件提取部107、光学条件设定部108。将模型db101、解析条件设定if102、解析执行部103、解析结果db104作为解析结果db作成部109，将观察条件设定if105、晶片图案检索部106、光学条件提取部107、光学条件设定部108作为最优光学条件提取部110。
32.对解析结果db作成部109的结构进行说明。在解析结果db作成部109中，使用模型db101的检查装置的解析模型和晶片的解析模型，在解析条件设定if102设定解析条件，在解析执行部103执行解析，将结果蓄积于解析结果db104。模型db101是预先作成解析中所用的检查装置的解析模型、晶片的解析模型并蓄积的db。检查装置的模型是检查装置制造商设计并向客户交付的检查装置的解析模型。检查装置的解析模型例如是设计时设计者活用的光学系统、机械系统的解析模型，是以近似式表征的简单的模型、利用了有限元法等手法的大规模的模型。在检查装置的设计阶段，难以完全掌握客户晶片的规格。因此，晶片的模型基于半导体器件的动向、客户信息来作成多个种类。解析条件设定if102是将光学条件、聚焦点、解析中所用的检查装置的模型即检查装置模型、晶片的模型即晶片模型作为解析条件而输入的画面。之后说明详细。解析执行部103从模型db101提取输入到解析条件设定if的检查装置模型和晶片模型，将光学条件和聚焦点作为输入来执行解析。解析结果db104将从解析执行部103得到的解析结果与解析条件、解析模型建立关联进行保存。
33.对最优光学条件提取部110的结构进行说明。观察条件设定if105是输入进行观察的晶片规格和观察位置即聚焦点、进行观察时最优化的性能的指标和各自的优先级的画面。之后说明详细。晶片图案检索部106从解析结果db104检索与进行观察的晶片图案类似的晶片的晶片图案。光学条件提取部107提取检索到的类似的晶片图案和与聚焦点对应的最优光学条件。关于最优光学条件的提取处理，之后说明详细。光学条件设定部108输出由光学条件提取部107提取的光学条件。在该输出中还包含：生成与光学条件对应的装置控制信号并对检查装置进行设定；将光学条件显示于显示画面。在后者的情况下，通过参考了显示画面的显示内容的用户的输入来对检查装置设定光学条件。另外，虽未图示，但最优光学条件提取部110设置于检查装置，或与其连接。另外，解析结果db作成部109以及最优光学条件提取部110在信息处理装置实现，各功能如遵循程序进行运算的cpu那样在处理装置中执行。
34.如以上那样，本实施例能在客户晶片的获得前预测客户晶片图案，作成解析模型，通过解析来预测最优的光学条件。由此，能迅速找出最优的光学条件。例如，只要客户晶片图案明确，就能找出光学条件。
35.以下将图2所示的cd
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sem作为检查装置，来具体示出实施例1所涉及的检查装置自动调整系统的处理方法。图2是表示cd
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sem的结构的一例的截面图。cd
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sem具备内部保持真空的镜筒201。在镜筒201内部具备：电子源202；使电子射线会聚的第1会聚透镜203；第2会聚透镜204；将电子射线偏向的偏向器205；使电子射线会聚到样品207的物镜206；将样品固定的载台208；和检测电子的检测器209。在将从电子源202照射的1次电子210通过会聚透镜会聚在像面c1、c2的同时控制电流值等，通过物镜会聚在样品上。从样品反射的2次电子211在检测器209被检测出，成为图像而进行显示。
36.作为用于得到高分辨率的图像的光学条件，例如能举出将来自电子源的电子射线加速的加速电压、会聚透镜、物镜的励磁电流、偏向器的电流、电压。另外，作为为了得到高分辨率的图像而对检查装置谋求的性能的指标，能举出像差、接受度(acceptance)。所谓像差，是指在电子射线通过透镜等进行会聚的情况下，未完全集中到一点，若值大，则牵扯到像的失真、模糊。所谓接受度，表征2次电子被回收到检测器的比例，若值小，则不能得到清晰的图像。过去，在获得晶片后，一边看着图像一边搜索最优的光学条件。
37.在图3示出在解析结果db作成部109作成解析结果db104时的用户的利用顺序和处理流程。用户在获得客户晶片前，基于半导体器件的动向、客户信息来作成晶片的模型，进行解析，作成解析结果db104。首先，准备解析中所用的检查装置模型、晶片模型，登记到模型db101(步骤301)。接下来，在解析条件设定if102设定模型、聚焦点、光学条件(步骤302)。
38.用户操作图4的解析条件设定if。其显示于最优光学条件提取部110所具有的显示画面或与cd
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sem连接的显示画面。解析条件设定if的画面401由模型设定部402、聚焦点选择部403、光学条件输入设定部404、解析执行按钮405构成。在模型设定部402，通过输入登记于模型db的检查装置模型和晶片模型的记号，来选择解析中所用的模型。在聚焦点选择部403，选择表面或槽底这样预先与晶片模型建立关联的聚焦点。或者，也可以输入任意的聚焦点。在光学条件输入设定部404，输入加速电压、电极电压、励磁电流等条件。另外，也可以设想效率良好地进行解析，输入各个条件的最大值、最小值和刻度幅度，自动生成各组合条件。而且，通过按下设于画面上的解析执行按钮405，来在解析执行部103中执行解析，求取接受度、像差等性能、观察图像。(步骤303)。
39.接下来，作成将解析中所用的模型、作为解析条件的光学条件、解析结果建立关联的由各解析结果构成的解析结果db104(步骤304)。在图5示出解析结果db104的一例。在一个行中，将解析中所用的检查装置模型、晶片模型、和作为解析的输入条件的聚焦点和光学条件、解析的输出结果性能、图像汇总，来存放1个结果。在模型、光学条件不同的情况下，新追加行来存放结果。
40.在图6中示出在最优光学条件提取部110中提取最优光学条件时的用户的利用顺序和该最优光学条件提取部110的处理流程。在本处理中，作为利用顺序，用户操作图7的观察条件设定if，最优光学条件提取部110进行与本操作相应的处理。利用顺序中所用的观察条件设定if的画面701由晶片规格设定部702、登记晶片模型选择部703、聚焦点选择部704、最优化指标/优先级设定部705、最优条件提取按钮706构成。该观察条件设定if与图4同样地显示于最优光学条件提取部110所具有的显示画面或与cd
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sem连接的显示画面。另外，聚焦点选择部704具有与图4所示的聚焦点选择部403同样的功能。
41.以下分别说明利用顺序以及处理顺序。首先，用户输入客户晶片的规格，或从预先登记的晶片模型选择接近于客户晶片的晶片。用户使用晶片规格设定部702来输入客户晶片的规格。关于客户晶片的规格，将以低倍率拍摄的sem图像的表面、截面的图像文件、槽宽度、槽深度等几何学形状作为晶片的规格来输入。关于这些规格，是经由网络、存储介质从客户侧送达的数据，最优光学条件提取部110经由未图示的接口来接受。另外，也可以在检查装置对从客户作为标准晶片而提供的晶片摄像，将其用作规格。
42.另外，登记晶片模型选择部703例如为了根据晶片的表面图案形状来选择类似的模型而使用。通过目视比较其内容、显示于登记晶片模型选择部703的各模型、和规格中所
含的图像，由用户选择类似的模型。
43.另外，进一步地，用户对聚焦点选择部704输入表面或槽底这样的聚焦点、即表示检查装置使焦点对准样品的位置的聚焦点。
44.即，在最优光学条件提取部110的观察条件设定if105中，接受这些各输入、选择(步骤601)。
45.接下来，用户对最优化指标/优先级设定部705输入观察晶片时优先的指标、其数值和优先级。例如，是像差、接受度的设为目标的数值、优先级。即，在观察条件设定if105中，接受这些各输入(步骤602)。
46.然后，通过用户按下设于画面上的最优条件提取按钮706，最优光学条件提取部110的晶片图案检索部106在图案类似的晶片中检索聚焦点一致的晶片图案(步骤603)。该检索的详细情况如以下那样。首先，从解析结果db104一次提取包含与在步骤601利用登记晶片模型选择部703选择的模型对应的“晶片模型”的解析结果。然后，接受cd
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sem中检测到的图像(观察到的图像)，从一次提取的解析结果二次提取与其类似的图像，即，进行检索。即，通过图像检索来检索满足具有给定以上的类似度等预先确定的基准的图像。该检索例如可以通过利用机器学习来检索类似的图像来实现。
47.另外，在本实施例这样，进行一次提取，但也可以将其省略。在该情况下，也可以省略步骤601的利用了登记晶片模型选择部703的选择、利用了晶片规格设定部702的规格的输入。
48.接下来，提取检索到的晶片中的最优光学条件(步骤604)。即，光学条件提取部107提取具有步骤603中检索到的图像的解析结果中所含的光学条件，作为最优光学条件。
49.在此，在图8示出提取类似晶片中的最优光学条件的步骤604的详细的处理。该处理在光学条件提取部107中进行。首先，从解析结果db104在类似的晶片中提取聚焦点一致的解析结果(步骤801)。即，确定包含步骤603中检索到的图像的数据的聚焦点具有与步骤601中经由聚焦点选择部704输入的聚焦点一致的聚焦点的解析结果。另外，也可以在解析结果为给定数(例如1个)的情况下，省略以下的处理，提取本步骤中提取的解析结果中所含的光学条件，结束处理。在该情况下，输出所确定的光学条件。输出目的地可以是最优光学条件提取部110所具有的显示画面，也可以是图2的cd
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sem。在图2的cd
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sem的情况下，在cd
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sem中接受光学条件，遵循其来调整光学条件。
50.接下来，配合对观察条件设定if105设定的性能的指标和优先级来作成解析结果的提取条件(步骤802)。即，在步骤602，作成满足经由最优化指标/优先级设定部705输入的指标、其数值的优先顺位的提取条件。
51.在此，判断是否在步骤602设定了优先级(步骤803)。
52.在设定了优先级的情况下，作成配合优先级的条件，提取满足的结果。例如，像差为1μm以下这一情况的优先级是1，接受度为0.8以上这一情况的优先级是2，在这样的情况下，条件针对像差和接受度而作成2个。即，分开提取像差成为1μm以下的光学条件和接受度为0.8以上的光学条件(步骤804)。
53.另一方面，在未设定优先级的情况下，使用多目标最优化、机器学习来提取满足各条件的光学条件(步骤805)。关于多目标最优化，有将代表性的解析结果采样，作成响应曲面，使用遗传算法的手法，关于机器学习，有使用神经网络、决策树等的手法。
54.另外，到目前为止所示的方法是最优光学条件的提取的一例，本发明并不限定于这些手法。
55.实施例2
56.接下来，在图9示出实施例2所涉及的检查装置自动调整系统。在实施例2中，解析结果db作成部109经由网络901来连接各种装置、数据库。而且，能经由网络901接收规格，或者在多个检查装置共享解析结果db104。即，实现了解析结果db作成部109的云化。
57.例如，设想如下情况：在交付检查装置后，在进行检查的晶片的规格较大不同的情况下也需要再度设定光学条件，但在模型db中没有晶片的模型。因此，检查装置自动调整系统的解析结果db作成部109构建在检查装置制造商内的pc，最优光学条件提取部110设于检查装置主体内，用因特网等网络901连结。由此，能不仅蓄积模型db的晶片模型，还通过在改良检查装置时更新检查装置模型等，来配合晶片、检查装置的最新状态蓄积解析结果db104。
58.通过以上的结构，能提取与交付后的检查装置的改造、晶片图案的更新对应的最优的光学条件。
59.实施例3
60.在图10示出图8所示的最优光学条件的提取方法的其他示例。这是设想了测定深孔底的宽度的情况的最优光学条件的提取流程。为了高精度地测定宽度，需要将焦点对准底部，但在实际的晶片中，深度有时有偏差。以下说明用于解决其的在光学条件提取部107中进行的处理。
61.首先，设定深度的偏差的估计值(步骤1001)。其基于过去的实绩值、来自客户的信息来设定。例如，算出经由观察条件设定if105输入的过去的检查中的深度实绩值、来自客户的信息中所含的深度的偏差，设为估计值。
62.接下来，对应于估计值，来提取从将深度改变数种型式后的解析模型(晶片模型、检查装置模型)得到的最优光学条件(步骤1002)。这通过在估计值(偏差)的范围内从解析结果db104提取多个解析模型以使得深度的差均衡化，从而实现。
63.确定包含所提取的解析模型的解析结果，对检查装置设定该解析结果所具有的光学条件，测量图案(步骤1003)。
64.然后，选择测量结果最良好的光学条件(步骤1004)。该选择通过选择使测量结果最满足预先确定的条件的光学条件来实现，或者通过由用户从显示于最优光学条件提取部110等的画面的测量结果进行选择来实现。
65.最后判定测量精度是否足够(步骤1005)。若足够，就结束。若不足够，就以步骤1004中得到的最良好的光学条件的解析模型的深度为中心，缩窄深度的偏差幅度来进行设定(即，回到步骤1001)。然后，对装置进行设定，进行测量。重复该流程。另外，步骤1005的判断可以根据是否满足预先设定的条件来进行判断，也可以由用户确认显示于最优光学条件提取部110等的画面的内容。
66.通过如此地与装置中的测量结果组合来选择最好的光学条件，即使是关于客户晶片的规格的信息少的情况，也能提取最优的光学条件。
67.另外，在本实施例中，以“深孔底的宽度”为例进行了说明，但还能适用于包含晶片的样品的检查对象的尺寸，能适用于“深孔底的宽度”。作为尺寸，包含深孔底的深度等。另
外，本实施例还能适用于图1以及9所示的任意的结构。
68.附图标记的说明
69.101...模型db、102...解析条件设定if、103...解析执行部、104...解析结果db、105...观察条件设定if、106...晶片图案检索部、107...光学条件提取部、108...光学条件设定部、109...解析结果db作成部、110...最优光学条件提取部、201...镜筒、202...电子源、203...第1会聚透镜、204...第2会聚透镜、205...偏向器、206...物镜、207...样品、208...载台、209...检测器、210...1次电子、211...2次电子、401...解析条件设定if的画面、402...模型设定部、403...聚焦点选择部、404...光学条件输入设定部、405...解析执行按钮、701...观察条件设定if的画面、702...晶片规格设定部、703...登记晶片模型选择部、704...聚焦点选择部、705...最优化指标/优先级设定部、706
…
最优条件提取按钮、901...网络。