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公開番号2025156800
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-15
出願番号2024059476
出願日2024-04-02
発明の名称半導体パターン評価方法、半導体製造プロセス管理システム、半導体パターン評価システム
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H01L 21/66 20060101AFI20251007BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
半導体パターンの評価において、パターン形状やその原因となる加工プロセス条件、或いは、パターン形状に起因するデバイス特性、不良率等の変動を、比較的簡単な方法で精度良く評価することが可能な半導体パターン評価方法を提供する。
【解決手段】
半導体ウェハの表面上に形成されたパターンの評価方法であって、前記パターンのセンシングデータから算出可能な複数の特徴量からなる特徴量空間を設定し、前記特徴量空間において、評価対象から算出された前記特徴量空間内における座標と、予め比較対象として設定した前記特徴量空間内の基準点もしくは基準空間内における座標との乖離をベクトルとして算出することを特徴とする。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
半導体ウェハの表面上に形成されたパターンの評価方法であって、
前記パターンのセンシングデータから算出可能な複数の特徴量からなる特徴量空間を設定し、
前記特徴量空間において、評価対象から算出された前記特徴量空間内における座標と、予め比較対象として設定した前記特徴量空間内の基準点もしくは基準空間内における座標との乖離をベクトルとして算出することを特徴とする半導体パターン評価方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体パターン評価方法であって、
前記基準点もしくは基準空間は、比較対象とするパターン形状から算出された前記特徴量に基づき決定されることを特徴とする半導体パターン評価方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体パターン評価方法であって、
前記基準点もしくは基準空間は、比較対象とする少なくともデバイス特性および不良率のいずれかを含むプロセス状態を表す指標を実現するパターンの前記特徴量に基づき決定されることを特徴とする半導体パターン評価方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体パターン評価方法であって、
前記ベクトルに基づいて半導体製造プロセスの出来栄え評価、半導体製造プロセスのプロセス条件決定、半導体製造プロセスのプロセス条件調整の少なくともいずれかを行うことを特徴とする半導体パターン評価方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体パターン評価方法であって、
前記センシングデータは、ＳＥＭ画像であることを特徴とする半導体パターン評価方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体パターン評価方法であって、
前記ＳＥＭ画像から算出した前記特徴量と半導体製造プロセスのパラメータとを関連付けて算出した特徴量ベクトルに基づいて半導体製造プロセスを決定することを特徴とする半導体パターン評価方法。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体パターン評価方法であって、
前記特徴量は、前記パターンのラインプロファイルの波形の特徴を定量的に表現する値、前記パターンの局所的な揺らぎを示す特徴量、二次元のＳＥＭ画像から算出される輝度値またはフーリエ変換して算出される値、の少なくともいずれかを含む前記パターンの立体的な断面形状の変化を捉える特徴を定量的に表現する値であることを特徴とする半導体パターン評価方法。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体パターン評価方法であって、
前記比較対象として設定した特徴量空間内の基準点もしくは基準空間内における座標を走査電子顕微鏡装置に入力し、当該走査電子顕微鏡装置で撮像した画像から算出された特徴量空間内における座標との乖離を前記ベクトルとして算出し、前記走査電子顕微鏡装置の表示部に表示することを特徴とする半導体パターン評価方法。
【請求項９】
請求項５に記載の半導体パターン評価方法であって、
前記ＳＥＭ画像から算出した前記特徴量と半導体製造プロセスのパラメータとを関連付け、
前記複数の特徴量から前記パラメータとの相関を基に特定の特徴量を選択し、
選択された特徴量を用いて算出した特徴量ベクトルに基づいて半導体製造プロセスを決定することを特徴とする半導体パターン評価方法。
【請求項１０】
半導体製造プロセスを管理する半導体製造プロセス管理システムであって、
請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体パターン評価方法を用いることを特徴とする半導体製造プロセス管理システム。
（【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、半導体パターン評価方法及び半導体パターン評価システムに係り、特に、三次元（３Ｄ）形状の半導体パターンの評価に適用して有効な技術に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造現場における品質管理プロセスでは、ゲート間隔等の回路パターンの寸法計測が必須であり、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）やＯＣＤ（Optical Critical Dimension）、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope：ＡＦＭ）等の計測技術が用いられている。
【０００３】
半導体素子にはリソグラフィやドライエッチング等の微細加工技術によって多数の微小なトランジスタが形成されており、従来の二次元構造のトランジスタに加えて、近年ではＦｉｎＦＥＴに代表される三次元構造のトランジスタが実用化されつつある。
【０００４】
三次元構造のトランジスタでは、半導体素子製造の品質管理に必要な形状評価パラメータが二次元構造の場合よりも増加する。例えば、ＦｉｎＦＥＴの場合、Ｆｉｎの主な形状評価パラメータには線幅に加えて、Ｆｉｎの高さや側壁角、上部角の曲率半径、側壁ラフネス、裾引き等の三次元（３Ｄ）形状寸法の計測も必要となる。
【０００５】
また、従来の二次元構造においても、ラインパターンの高さ毎に線幅は異なるため、高さの範囲を規定したうえで線幅を算出する必要があり、三次元（３Ｄ）形状寸法の計測が求められている。
【０００６】
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、「被評価パターンの断面形状、あるいは被評価パターンのプロセス条件、あるいは被評価パターンのデバイス特性を、パターンを非破壊で計測可能にする半導体デバイス製造プロセスモニタ装置」が開示されている。
【０００７】
特許文献１では、「被評価パターンのＳＥＭ像から、被評価パターンの断面形状、あるいは被評価パターンのプロセス条件、あるいは被評価パターンのデバイス特性を推定するのに有効な画像特徴量を算出し、その画像特徴量を予めデータベースに保存しておいたパターンの断面形状、あるいは当該パターンのプロセス条件、あるいは当該パターンのデバイス特性とＳＥＭ像から算出した画像特徴量とを関連付ける学習データに照合することにより、被評価パターンの断面形状、あるいは被評価パターンのプロセス条件、あるいは被評価パターンのデバイス特性を算出する」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００７－１２９０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、半導体パターンは微細化・プロセスの複雑化が進み、パターン幅だけでなく、高さや傾斜等を含めた立体的なパターン形状がデバイス特性に大きく影響を与えるようになってきており、立体的なパターン形状の制御要求が増加している。断面観察装置にて断面計測を行う場合には、ＦＩＢ加工等を施し、断面観察用のサンプルを作成する必要があるため、計測コストが高い。そのため、非破壊で半導体パターン形状を定量的に把握することが求められている。
【００１０】
上記特許文献１では、予め断面形状（例えば寸法）と複数の画像特徴量との関係を学習することで、断面形状を推定・計測している。
（【００１１】以降は省略されています）

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