KR-102960958-B1 - PHOTOGRAPHING DEVICE AND PHOTOGRAPHING METHOD

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Abstract

시료의 열팽창의 유무에 관계없이, 시료를 고정밀도로 촬영할 수 있는 촬영 장치 및 촬영 방법을 제공한다. 테이블과, 이면이 상기 테이블에 고정되고, 표면에서 시료를 흡착하는 척과, 상기 척의 온도를 취득하는 온도 센서와, 상기 척에 탑재된 상기 시료를 촬영하는 칼럼과, 상기 테이블에 마련되는 미러와, 상기 미러에 레이저광을 조사하고, 상기 미러와의 거리를 계측하는 레이저 간섭계와, 상기 척의 온도에 기초하여, 촬영 개소의 위치 보정량을 계산하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 척의 온도에 기초하여, 상기 테이블의 온도를 계산하고, 상기 테이블의 온도에 기초하여, 상기 테이블의 열팽창량을 계산하고, 상기 척의 온도에 기초하여, 상기 시료의 열팽창량을 계산하고, 상기 테이블의 열팽창량 및 상기 시료의 열팽창량에 기초하여, 상기 촬영 개소의 위치 보정량을 계산한다.

Inventors

니시오까 아끼라
나가가와 슈이찌
사또 히데끼
시바자끼 도모다까
미주오찌 마사끼
가또 다까노리

Assignees

주식회사 히타치하이테크

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20240416
Priority Date: 20230516

Claims (7)

테이블과, 이면이 상기 테이블에 고정되고, 표면에서 시료를 흡착하는 척과, 상기 척의 온도를 취득하는 온도 센서와, 상기 척에 탑재된 상기 시료를 촬영하는 칼럼과, 상기 테이블에 마련되는 미러와, 상기 미러에 레이저광을 조사하고, 상기 미러와의 거리를 계측하는 레이저 간섭계와, 상기 척의 온도에 기초하여, 촬영 개소의 위치 보정량을 계산하는 제어부 를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 척의 온도에 기초하여, 상기 테이블의 온도를 계산하고, 상기 테이블의 온도에 기초하여, 상기 테이블의 열팽창량을 계산하고, 상기 척의 온도에 기초하여, 상기 시료의 열팽창량을 계산하고, 상기 테이블의 열팽창량 및 상기 시료의 열팽창량에 기초하여, 상기 촬영 개소의 위치 보정량을 계산하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 테이블의 온도에 기초하여, 상기 미러의 회전각을 계산하고, 상기 테이블의 열팽창량, 상기 시료의 열팽창량 및 상기 미러의 회전각에 기초하여, 상기 위치 보정량을 계산하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 촬영한 화상으로부터 상기 촬영 개소의 위치 보정량을 분석하고, 분석에 기초하는 상기 위치 보정량과, 계산에 기초하는 상기 위치 보정량에 기초하여, 상기 척에 대한 상대적인 위치가 변동하지 않는 상기 시료 위의 부동점을 추정하고, 상기 부동점과, 상기 척의 온도에 기초하여, 상기 척에 대한 상기 시료의 미끄럼량을 계산하고, 상기 테이블의 열팽창량, 상기 시료의 열팽창량 및 상기 시료의 미끄럼량에 기초하여, 상기 위치 보정량을 계산하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 분석에 있어서, 복수 개소를 각각 촬영한 복수의 화상으로부터 상기 촬영 개소의 위치 보정량을 분석하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 척의 온도와, 상기 척의 온도의 시간 변화 속도에 기초하여, 상기 테이블의 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
제1항에 있어서, 상기 테이블을 이동시키는 스테이지를 구비하고, 상기 스테이지는, 상기 촬영 개소의 위치 보정량에 기초하여, 상기 촬영 개소의 위치를 미리 보정하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
척에 탑재된 시료를 촬영하는 촬영 방법이며, 상기 척의 온도에 기초하여, 상기 척이 고정된 테이블의 온도를 계산하는 테이블 온도 계산 스텝과, 상기 테이블의 온도에 기초하여, 상기 테이블의 열팽창량을 계산하는 테이블 열팽창량 계산 스텝과, 상기 척의 온도에 기초하여, 상기 시료의 열팽창량을 계산하는 시료의 열팽창량 계산 스텝과, 상기 테이블의 열팽창량 및 상기 시료의 열팽창량에 기초하여, 촬영 개소의 위치 보정량을 계산하는 위치 보정량 계산 스텝과, 상기 위치 보정량에 기초하여, 상기 촬영 개소의 위치를 보정하는 위치 보정 스텝 을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.

Description

촬영 장치, 및 촬영 방법{PHOTOGRAPHING DEVICE AND PHOTOGRAPHING METHOD} 본 발명은 촬영 장치, 및 촬영 방법에 관한 것이다. 근년, 반도체 제품의 집적도는 점점 향상되고, 그 회로 패턴의 더한층의 고정밀화가 요구되고 있다. 반도체 웨이퍼로 대표되는 회로 패턴이 형성되는 시료에 있어서, 품질 관리, 수율 향상을 목적으로 다양한 검사 수단이 이용되고 있다. 예를 들어, 주사형 전자 현미경을 이용하여 반도체 웨이퍼를 촬영하고, 얻어진 화상으로부터 회로 패턴의 검사를 행하는 기술 등이 알려져 있다. 반도체의 고집적화에 있어서는, 회로 패턴의 선 폭을 축소하는 것이 도모되고 있어, 그것을 촬영해 검사하기 위해서는, 고배율로의 촬영이 필요하고, 그것에 수반하여 시야 범위를 좁힐 필요가 있다. 촬영하는 시야 범위를 좁히기 위해서는, 그에 맞는 시야 위치 정밀도가 필요해진다. 즉, 시야 위치 정밀도가 나빠서, 위치 오차가 시야 범위보다 큰 경우에는, 촬영 개소가 목적으로 한 시야 범위의 밖이 되어 버린다. 따라서, 고집적 회로를 검사하기 위한 촬영 장치에 있어서는, 시야 위치 정밀도를 높이는 것이 중요해진다. 주사형 전자 현미경에 있어서는, 전자선을 주사하여 촬영을 행하기 때문에, 위치가 고정되어 있는 시료에 대해서는, 전자선의 주사 위치를 바꿈으로써, 촬영 개소를 변경하는 것이 가능하다. 이 때문에, 한 번 촬영을 하여, 그 화상을 분석하고, 목적으로 한 위치와 실제로 촬영된 위치의 어긋남을 조사하고, 두 번째의 촬영에서, 위치 어긋남량을 보정한 후에 촬영을 행함으로써, 촬영 개소의 위치 정밀도를 높이는 것이 가능해진다. 한편, 반도체 제품의 제조 공정에서 사용되는 촬영 장치에 있어서는, 생산성 향상을 위해서 처리량을 높이는 것도 요구된다. 이 때문에, 한 군데의 촬영을 행하는데, 두 번 촬영을 행하는 것이 아니라, 한 번의 촬영으로 끝냄으로써 시간 단축을 도모하고, 처리량을 높이는 것도 기대된다. 또한, 두 번의 촬영을 행한다고 해도, 첫 번째 촬영 시의 시야 위치 정밀도가 너무 나쁘면, 고집적화한 회로 패턴의 어디를 촬영했는지 알 수 없게 되어, 위치 보정해 두 번째의 촬영을 행한다고 하는 것 자체를 할 수 없게 된다. 이 때문에, 촬영된 개소의 시야 위치를 놓치지 않게 하기 위해서도, 첫 번째의 촬영을 하는 전단계에서의 위치 정밀도를 향상시키는 것이 중요해진다. 촬영 개소의 위치 오차가 발생하는 원인에는, 다양한 물리 현상이 존재하고 있어, 그것들이 복잡하게 서로 얽혀 있다. 특히, 시료의 위치 결정을 행하는 스테이지에 있어서는, 이동 기구에 있어서의 모터의 발열이나, 마찰 발열에 의한 발열 요인이 있고, 고체의 열전도나 방사 전열에 의한 열의 확대나 산일이 있다. 또한, 스테이지는 이동에 수반하여 접촉 개소가 변화하는 것이나, 주위의 물체와의 상대 거리가 변화함에 따른 전열 상태의 변화가 항상 있는 가운데, 온도 분포가 변화하고, 그에 수반하는 열변형이 발생한다. 이와 같은 복잡한 현상을 풀어내어, 촬영 개소의 위치 정밀도를 높이기 위한 근접법으로는, 예를 들어 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1에서는, 미러와 레이저 간섭계를 사용하여 위치 계측하는 스테이지 장치에 있어서, 온도에 따라서 미러 형상이 변화하는 것을 고려하고, 이것에 의한 위치 계측 오차를 보정하여, 스테이지 위치를 제어하는 기술이 개시되어 있다(단락 0023 등). 그 밖에도, 특허문헌 2에 있어서는, 단락 0151에 「얼라인먼트 처리 시와 액침 노광 시의 온도차에 기인하는 기판 P의 열변형량(선팽창의 변동량)을 미리 구하고, 그 변동량을 보정하기 위한 보정량을 구해 두고, 그 보정량에 기초하여, 중첩 노광할 때의 기판 P와 패턴 상과의 위치 관계를 보정하도록 해도 된다」는 것이 기재되어 있다. 도 1은 촬영 장치의 기본 구성도 도 2는 촬영 장치에 있어서의 좌표계를 설명하는 도면 도 3은 실시예 1에 있어서의 촬영 장치의 동작 흐름도 도 4는 실시예 1에 있어서의 스텝 S4의 상세 흐름도 도 5는 실시예 2에 있어서의 스텝 S4의 상세 흐름도 도 6은 실시예 3에 있어서의 촬영 장치의 동작 흐름도 도 7은 실시예 3에 있어서의 스텝 S4의 상세 흐름도 도 8은 실시예 4에 있어서의 스텝 S4의 상세 흐름도 이하, 본 발명에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이들 실시예는 예시에 불과하며, 본 발명은 당업자의 지식에 기초하여 다양한 변경, 개량을 한 형태로 실시할 수 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서 사용하는 각 도면에 있어서, 공통되는 각 장치, 각 기기에는 동일한 부호를 붙이고 있으며, 이미 설명한 각 장치, 기기 및 동작의 설명을 생략하는 경우가 있다. [실시예 1] 본 실시예에 있어서의 촬영 장치(100)의 기본 구성을 나타낸 것이 도 1이다. 도 1은, 촬영 장치(100)의 측면도이다. 또한, 본 발명에서 논의가 대상이 되는 시료의 시야 위치 오차(촬영 개소의 위치 어긋남)를 설명함에 있어서, 위치 좌표의 좌표계를 설명한 것이 도 2이다. 도 2는, 촬영 장치(100)의 상면도이다. 또한, 도 1은, 도 2에 도시한 좌표계에 있어서의 Y축 정방향에서 본 측면도에 대응한다. <촬영 장치(100)의 개략 구성> 도 1에 도시한 바와 같이, 촬영 장치(100)에 있어서, XY 스테이지(108)(도시생략)의 최상단에 테이블(105)이 존재한다. 또한, XY 스테이지(108)는 도 2의 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능한 스테이지이지만, 그 밖의 방향으로도 이동을 할 수 있어도 된다. 또한, 테이블(105) 위에 척(103)이 존재하지만, 이 척(103)은 이면이 복수의 척 지주(107)를 통하여 테이블(105) 위에 고정된다. 또한, 복수의 척 지주(107)가 척(103)에 접속하는 개소의 무게 중심을 척(103)의 중심에 맞추는 것이 좋다. 예를 들어, 척 지주(107)가 3개인 경우, 그 접속점을 정삼각형으로 배치한 후에, 그 삼각형의 무게 중심을 척(103)의 중심에 맞춘다. 또한, 척 중심 위치를, 테이블(105)의 중심으로 간주한다. 또한, 이 테이블(105)의 중심은, 이 후에 계산하는 촬영 개소(201)의 위치 보정량의 계산에 이용하는 것으로, 테이블의 외형으로부터 정해지는 중심인 것은 아니다. 척(103)은 온도 센서(104)를 내장하고 있으며, 온도 센서(104)를 사용하여 척(103)의 온도를 상시 계측하는 것이 가능하다. 여기에서의 온도 계측 정밀도는 특히 중요하며, 백금 측온 저항체에 의한 온도 센서가 가장 적합하다. 일반적인 백금 측온 저항체에 의한 온도 센서는, 0℃일 때의 전기 저항이 100Ω이 되도록 제작한 백금선을 사용하고, 그 백금선의 전기 저항을 브리지 회로를 사용하여 계측한다. 이에 의해, 센서와 계측기 사이의 배선 전기 저항에 영향을 받지 않고, 백금선의 전기 저항을 계측할 수 있다. 백금선은 안정된 물질이기 때문에, 전기 저항의 변화가, 온도 변화만에 따라 발생하여, 온도와 전기 저항의 관계가 안정되어 있다. 이 때문에, 전기 저항과 온도의 대응을 참조함으로써, 정밀도가 높은 온도 계측이 가능해진다. 또한, 센서에서 발생하는 전압을 계측하는 방식 등에 비하여, 전기 저항 계측은, 전자 노이즈에 강하다는 특징도 갖는다. 촬영 장치(100)는 척(103)의 위에 시료(102)가 탑재되고, 칼럼(101)을 통하여 시료(102)를 촬영한다. 반도체의 제조 공정에서 채용되는 검사 장치로서는, 여기서의 시료(102)는 반도체 웨이퍼이다. 근년에는 직경 300㎜의 웨이퍼가 사용되는 경우가 많고, 그 웨이퍼의 두께는 1㎜를 하회하는 것이 일반적이다. 직경 300㎜ 웨이퍼를 취급하는 장치에서는, 척(103)의 직경도 300㎜ 가까이로 되지만, 척(103)의 두께에 관해서는, 웨이퍼보다도 척(103)의 쪽을 충분히 두꺼운 구조로 하고, 척(103)에 높은 강성을 갖게 한다. 또한, 척(103)은 정전기력을 사용하여 강한 힘으로 웨이퍼를 표면에 흡착시킴으로써, 웨이퍼의 평면도를 척(103)의 평면도에 맞추는 것이 가능해진다. 이에 의해, 웨이퍼 단체에서 두께 방향으로 휨이 있는 경우에도, 그 휨을 해소하는 것이 가능해져서, 일정한 평면도를 담보할 수 있다. 전자 현미경을 사용한 촬영 장치에 있어서는, 칼럼(101)이 그 전자 현미경에 해당된다. 칼럼(101)은 그 중심으로 전자선을 통과시키기 위해서, 칼럼(101)의 중심을 내린 위치가 촬영 개소(201)가 된다. 칼럼(101)은 촬영 장치(100) 중에서 고정되어 있어, 시료(102)의 촬영 개소(201)를 크게 움직이게 할 때에는, XY 스테이지(108)가 이동하여, 탑재하고 있는 시료(102)를 이동시킨다. 또한, 촬영 장치(100)로서 주사형 전자 현미경을 사용하는 경우에는, 전자선을 주사하는 위치를 어느 정도 바꿀 수 있다. 이 때문에, 촬영 개소를 미소한 양만큼 움직이게 할 때에는, 반대로 XY 스테이지(108)를 고정해 두고, 전자선의 주사 위치를 바꾸도록 한다. 고배율로의 시료 촬영을 행할 때에는, 촬영 개소(201)의 위치를 고정밀도로 파악할 필요가 있다. 그것을 위한 위치 계측으로서, 테이블(105) 위에 설치한 미러와, 레이저 간섭계를 사용한다. 구체적으로는, 도 2에 도시한 바와 같이, 테이블(105) 위에 X미러(106)와 Y미러(110)를 설치한다. 그리고, X미러(106)에 대향하도록 X축 레이저 간섭계(109)를 마련하고, Y미러(110)에 대향하도록 Y축 레이저 간섭계(111)를 마련한다. 또한, X축 레이저 간섭계(109) 및 Y축 레이저 간섭계(111)는 촬영 장치(100)에 고정된다. X축 레이저 간섭계(109)는 X미러(106)에 대해서 조사하는 레이저광과, X미러(106)로부터의 반사에서 되돌아 오는 레이저광을 간섭시켜, 간섭 줄무늬를 카운트함으로써 X축 방향에 관하여 고정밀도의 거리 계측을 행한다. 이에 의해, 촬영 장치(100)에 고정되어 있는 X축 레이저 간섭계(109)와 X미러(106)의 반사면의 거리(