パターンマッチング用画像作成方法、及びパターンマッチング用画像作成装置
【課題】本発明は、露光シミュレーション等を行うことなく、設計データに基づいてテンプレートを作成する装置であって、実パターンの大きさに沿った画像の形成が可能なパターンマッチング用画像作成装置の提供を目的とする。
【解決手段】上記目的を達成するための一態様として、マッチング用画像を形成するに当たり、設計データを目標パターンサイズに基づいて、縮小、或いは拡大し、当該縮小、或いは拡大が行われたパターンに基づいて、マッチング用の画像を形成するパターンマッチング用画像作成装置を提案する。
【解決手段】上記目的を達成するための一態様として、マッチング用画像を形成するに当たり、設計データを目標パターンサイズに基づいて、縮小、或いは拡大し、当該縮小、或いは拡大が行われたパターンに基づいて、マッチング用の画像を形成するパターンマッチング用画像作成装置を提案する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンマッチング用画像作成方法、及びパターンマッチング用画像作成装置に係り、特に試料の設計データに基づいて、パターンマッチング用の画像を形成する方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）等を用いた試料の測定、或いは検査装置では、微小な測定，検査対象の位置を特定するために、参照画像（以下、テンプレートと称することもある）を用いたパターンマッチングが行われている。また、実際のＳＥＭ画像からテンプレートとなる領域を切り出す作成法では、実際にパターンが形成された後しかテンプレートを作成することができず、また相応の手間を要するため、半導体デバイスやフォトマスク等の設計データを用いてテンプレートを作成する手法が採用されるようになってきた。
【０００３】
特許文献１には、テンプレートとなる設計データに平滑化処理を施し、パターン線分を太らせることで、実画像に近似する画像を形成する手法が説明されている。また、特許文献２，３には、設計データにシミュレーションを施すことで、テンプレートとなるパターンを実画像に近づける手法が説明されている。更に、特許文献４には設計データの各線分を調整することによって、実画像に近いホワイトバンドを有するテンプレートを形成する手法が説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２８０１５号公報（対応米国特許公報ＵＳＰ７,２３５,７８２）
【特許文献２】米国特許公報ＵＳＰ７,４５７,７３６
【特許文献３】特開２０００−２３６００７号公報
【特許文献４】特開２００６−６６４７８号公報（対応米国特許公開公報ＵＳ２００６／００４５３２６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，４に開示の手法によれば、設計データのパターン線分を、実画像に近い形状とすることが可能であるが、パターンの露光条件等によって、パターンの大きさが変化することに対して、十分に対応できるものではない。また、特許文献２，３に説明されているように、露光後のパターンのシミュレーションを行うことによって、実際に形成されるパターンの画像に近い画像を形成する手法では、シミュレーションの精度が高ければ、実パターンに近い画像を形成することができるものの、精度を高めようとすると、多くの条件設定を行う必要があり、シミュレーションを行うにも相当の経験と時間が必要となる。また、光学式露光装置の露光条件ごと、或いは異なる装置ごとにシミュレーションを行う必要があるため、テンプレートを作成するためには、相当の手間が必要となる。
【０００６】
以下に、露光シミュレーション等を行うことなく、設計データに基づいてテンプレートを作成する方法、及び装置であって、実パターンの大きさに沿った画像の形成を目的とするパターンマッチング用画像作成方法、及びパターンマッチング用画像作成装置について説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための一態様として、マッチング用画像を形成するに当たり、設計データを目標パターンサイズに基づいて、縮小、或いは拡大し、当該縮小、或いは拡大が行われたパターンに基づいて、マッチング用の画像を形成するパターンマッチング用画像作成方法、及びパターンマッチング用画像作成装置を提案する。
【０００８】
また、目標パターンサイズに基づいて縮小、或いは拡大されたパターンについて、前記目標パターンサイズに基づいて、パターン角部の丸め処理を行うパターンマッチング用画像作成方法、及びパターンマッチング用画像作成装置について、提案する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、露光シミュレーション等の手間を要することなく、実画像のパターンに近いマッチング画像を容易に作成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】走査電子顕微鏡の概略構成図。
【図２】目標パターンサイズと、設計データを用いてテンプレートを作成する工程を説明する図。
【図３】目標パターンサイズを用いてテンプレートを作成する工程を説明するフローチャート。
【図４】目標パターンサイズに基づいて、設計データを変形する例を説明する図。
【図５】目標パターンサイズと設計データとの差異に基づいて、テンプレートを作成する工程を説明するフローチャート。
【図６】目標パターンサイズに基づいて、パターンを変形する例を説明する図。
【図７】パターン側面の角度情報に基づいて、テンプレートを形成する工程を説明するフローチャート。
【図８】パターン側面の角度情報に基づいてテンプレートを形成する例を説明する図。
【図９】設計データに基づいて、テンプレートを作成する工程を説明するフローチャート。
【図１０】設計データに基づいて、テンプレートを作成する例を説明する図。
【図１１】設計データに基づいて、テンプレートを作成する例を説明する図。
【図１２】荷電粒子線装置を含む測定，検査システムの一例を説明する図。
【図１３】測定用レシピ設定部を含む演算装置と、レシピ設定に要するデータを蓄積したデータベースとの関連を説明する図。
【図１４】テンプレート作成条件を入力するＧＵＩ画面の一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
半導体計測装置の１つに、半導体ウェーハパターンの微小線幅を測長するＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）がある。被探索画像の中から、極めて小さな測定対象にＳＥＭの視野（Field Of View：ＦＯＶ）を位置づけるための手法として、テンプレートマッチング技術が知られている。従来、テンプレートに用いられる画像は、実際にＳＥＭにて取得したＳＥＭ画像を用いていたが、昨今、半導体デバイスの設計データから、テンプレートを作成する手法が用いられるようになってきた。このような設計データに基づくテンプレート作成手法は次の３種類が考えられる。１つ目は、加工していない設計データをそのまま利用する方法である。例えばコンタクトホールは、実画像では円形のものが多いが、設計データでは四角形となっている。２つ目はフォトマスク用の設計データであり、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction）パターンが施された設計データを利用する方法である。３つ目は設計データにリソグラフィシミュレーションを施した設計データを利用する方法である。シミュレーションによって、半導体ウェーハ上に形成されるパターンが予測できるため、比較的、実画像上のパターンに近いパターンを再現することができる。
【００１２】
しかしながら、リソグラフィシミュレーションでは露光装置の条件や形成されるパターンの材料等、複雑な条件設定を行う必要があり、適切なシミュレーション結果を得るためには、相当の時間を要する。特に、リソグラフィシミュレーションに基づいて、パターンの輪郭線（Contour）を作成する場合、その条件設定には少なくとも１０〜２０種類程度の条件を設定する必要があり、その中から適切な組み合わせを見出すためには、相当のスキルが要求される。
【００１３】
以下に設計データに基づいて、パターンマッチング用のテンプレートを作成する際に、露光条件等の設定等を行うことなく、実画像とのマッチングに適したパターンの変形法、及びその変形に用いられる装置、及びコンピューターによって実行されるコンピュータープログラム（或いはコンピュータープログラムを記憶する記憶媒体）について説明する。
【００１４】
本実施例では、試料上に形成されるパターンの目標サイズに基づいて、設計データのパターン形状を変形する例を主に説明する。半導体パターンのデザインを行う設計者は、実際に形成されるパターンが目標パターンサイズとなるように、パターンのレイアウトデータ等の設計を行う。このような目標パターンサイズに基づいて、テンプレートを作成することができれば、シミュレーション等を行わずとも、簡単に実画像に近いテンプレートを作成することが可能となる。設計データの変形に際し、測長点に対する目標パターンサイズを利用することで、複雑な露光装置の条件設定や材料の種類などの変化等によらず、簡単に設計データの変形が可能になる。
【００１５】
本実施例では、測長点の目標パターンサイズを用いた設計データの変形を行うに当たり、目標パターンサイズを基準としたパターンの頂角の丸め具合の調整、及びパターンエッジの太さの調整について主に説明する。
【００１６】
本実施例によれば、エンジニアスキルによらない設計データを利用した高精度、且つ簡単な画像認識用テンプレートの作成が可能になる。また、発明者らの検討によれば、リソグラフィシミュレーションの実施にかかる時間と比較して、テンプレート作成時間を１／１０程度に抑制できることが明らかになった。これによって、走査電子顕微鏡を動作させるためのレシピの作成時間を短縮することができ、半導体デバイスの生産性向上に寄与することが可能となる。以下、目標パターンサイズに基づいて、設計データを変形する手法について、図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、走査電子顕微鏡の概略構成図である。陰極１０１と第１陽極１０２に印加された一次電子線１０４は第２陽極１０３に印加される電圧Ｖａｃｃにより加速されて後段のレンズ系に進行する。この一次電子線１０４はレンズ制御電源１１４で制御された集束レンズ１０５と対物レンズ１０６によりウェーハ（試料）１０７に微小スポットとして集束され、二段の偏向コイル１０８によってウェーハ（試料）１０７上を二次元的に走査される。偏向コイル１０８の走査信号は観察倍率に応じて偏向制御装置１０９によって制御される。ウェーハ（試料）１０７上を走査した一次電子線１０４により試料から発生した二次電子１１０は二次電子検出器１１１で検出される。二次電子検出器１１１で検出された二次電子情報は増幅器１１２で増幅されＣＲＴ１１３上に表示される。図１に例示する走査電子顕微鏡では、ＣＲＴ１１３に表示された試料形状の情報を利用してパターンの自動計測を実施する。
【００１８】
図１２は、データ管理装置１２０３と、複数の測定装置がネットワークを経由して接続された計測システムの一例を説明する図である。計測装置はパターンの寸法を測定する測長用走査電子顕微鏡（Critical Dimension-Scanning Electron Microscope：ＣＤ−ＳＥＭ）であり、図１２の例では２台のＣＤ−ＳＥＭ１２０１，１２０２がネットワークに接続されている。
【００１９】
各ＣＤ−ＳＥＭ１２０１，１２０２にはそれぞれの制御装置が接続され、ＳＥＭに必要な制御が行われる。各ＳＥＭでは、電子源より放出される電子ビームが複数段のレンズにて集束されると共に、集束された電子ビームは走査偏向器によって、試料上を一次元的、或いは二次元的に走査される。
【００２０】
電子ビームの走査によって試料より放出される二次電子（Secondary Electron：ＳＥ）或いは後方散乱電子（Backscattered Electron：ＢＳＥ）は、検出器により検出され、前記走査偏向器の走査に同期して、フレームメモリ等の記憶媒体に記憶される。このフレームメモリに記憶されている画像信号は、制御装置内に搭載された演算装置によって積算される。また、走査偏向器による走査は任意の大きさ，位置、及び方向について可能である。
【００２１】
電子ビームの走査の結果、得られた画像や信号は、ネットワークを介してデータ管理装置１２０３に送られる。なお、本例では、ＳＥＭを制御する制御装置と、ＳＥＭによって得られた信号に基づいて測定を行うデータ管理装置を別体のものとして、説明しているが、これに限られることはなく、データ管理装置にて装置の制御と測定処理を一括して行うようにしても良いし、各制御装置にて、ＳＥＭの制御と測定処理を併せて行うようにしても良い。
【００２２】
また、上記データ管理装置或いは制御装置には、測定処理を実行するためのプログラムが記憶されており、当該プログラムに従って測定、或いは演算が行われる。更にデータ管理装置１２０３は、半導体製造工程に用いられるフォトマスク（以下単にマスクと称することもある）等の設計データを蓄積する設計データ用データベース１２０４からデータの読み出しが可能なように構成されている。この設計データは例えばＧＤＳフォーマットやＯＡＳＩＳフォーマットなどで表現されており、所定の形式にて記憶されている。なお、設計データは、設計データを表示するソフトウェアがそのフォーマット形式を表示でき、図形データとして取り扱うことができれば、その種類は問わない。
【００２３】
また、データ管理装置１２０３は、ＳＥＭの動作を制御するプログラム（レシピ）を、半導体の設計データに基づいて作成する機能が備えられており、レシピ設定部として機能する。具体的には、設計データ，パターンの輪郭線データ、或いはシミュレーションが施された設計データ上で所望の測定点，オートフォーカス，オートスティグマ，アドレッシング点等のＳＥＭにとって必要な処理を行うための位置等を設定し、当該設定に基づいて、ＳＥＭの試料ステージや偏向器等を自動制御するためのプログラムを作成する。なお、テンプレートと呼ばれる参照画像を用いたテンプレートマッチング法は、所望の個所を探索するためのサーチエリアの中で、テンプレートを移動させ、当該サーチエリアの中で、テンプレートとの一致度が最も高い、或いは一致度が所定値以上となった個所を特定する手法である。ＳＥＭに設けられた制御装置は、レシピの登録情報の１つであるテンプレートに基づくパターンマッチングを実行する。また、制御装置には、正規化相関法等を用いたマッチングを行うためのプログラムが記憶されており、制御装置は、当該プログラムを実行するコンピューターとして機能する。
【００２４】
なお、データ管理装置１２０３に、設計データに基づいて、パターンの出来栄えをシミュレーションするシミュレーターを接続し、シミュレーターによって得られるシミュレーション画像をＧＤＳ化し、設計データの代わりに用いるようにしても良い。テンプレートデータベース１２０５には、指定条件に基づいて、テンプレートを自動生成するための情報が記憶されている。
【００２５】
図１３はデータ管理装置１２０３、設計データ用データベース１２０４、及びテンプレートデータベース１２０５の概略構成図である。データ管理装置１２０３は、測定レシピ設定部１３０１と、測定部１３０２を備えており、測定レシピ設定部１３０１は主に半導体デバイス等の設計データを用いたレシピの作成、測定部１３０２は、主に得られたＳＥＭ画像に基づいたデータ処理を実行するように構成されている。また、データ管理装置１２０３はその内部、或いは外部の記憶媒体に記憶された設計データにアクセス可能に構成されており、必要に応じたデータの読み出し、及び書き込みが可能な構成となっている。設計データ用データベース１２０４は、半導体パターンのレイアウト設計データ（ＣＡＤデータ等）を記憶したレイアウトデータベース１３０４、レイアウトデータ等を基にＯＰＣ（Optical Proximity Correction）処理が施されたマスクパターンの設計データを記憶するＯＰＣモデルデータベース１３０５、ＯＰＣシミュレーションを行うことによって得られるパターン形状を記憶するＯＰＣシミュレーションデータベース１３０６、及びＯＰＣシミュレーションにより特定したＯＰＣ危険部位の情報を記憶したＯＰＣ危険部位データベース１３０７を備えている。
【００２６】
設計データ用データベース１２０４に格納された設計データの種類は、データ管理装置１７０１等で用いられている画像表示用のソフトウェアによって、当該設計データに基づく図形（例えばパターンの輪郭）を表示することができるフォーマット形式であれば良い。また、設計データは、回路設計データから変換されたもので回路設計データと関連性があり、パターンレイアウト上の特定の図形が回路設計データ上のどの信号伝送経路に対応するのかは予め特定されている。
【００２７】
データ管理装置１２０３は、必要な情報を入力するための入力装置１３０８、後述するＧＵＩ画面や測定結果、ＳＥＭ画像，設計データ，変形後の設計データ等を表示する表示装置１３０９を備えている。また、その他の外部機器とデータや信号を授受するための入出力インターフェイスや、半導体ウェーハの欠陥の検査・解析に関するプログラムや処理に必要な定数等を格納したＲＯＭ，各種演算処理を行う演算部，演算結果や演算途中のデータ等を一時的に記憶するＲＡＭと、各種データを記憶する記憶部等を備えている。
【００２８】
ＯＰＣシミュレーションデータベース１３０６に記憶されるデータは、ＯＰＣモデルデータベース１３０５の記憶情報、及び使用する露光器や露光条件等を基にして露光後にウェーハ上に形成されるパターン形状をシミュレーションした情報である。更に、そのシミュレーション結果からパターンの予測形状と設計データとの形状の相違がしきい値を超える箇所に関する情報が、ＯＰＣ危険部位データベース１３０７に記憶される。このようなシミュレーションは、外部のシミュレーターで行っても良いし、データ管理装置１２０３にて、所定のプログラムを実行することで行うようにしても良い。
【００２９】
測定レシピ設定部１３０１では、外部接続されるＳＥＭのＳＥＭ画像取得条件、或いは測定結果の取得条件が、入力装置１３０８等からの指定に基づき設定される。具体的には、取得画像の座標，画素サイズ，ビーム径，ビーム加速電圧，検出される二次電圧に対するしきい値等が設定され、所定の記憶媒体に記憶される。
【００３０】
目標パターンサイズに関するデータは、予め設計データ用データベース１２０４に登録しておいても良いし、入力装置１３０８から入力を行うようにしても良い。
【００３１】
テンプレート用データベース１２０５には、入力された目標パターンサイズに関するデータに基づいて、所定のルールに基づいてパターンを変形させるための情報が蓄積されている。
【００３２】
図２は、「設計データと目標パターンサイズに基づいて、パターン形状を変形させ、当該変形を施したパターン画像をテンプレートとして画像認識を行う工程を説明する図である。レイアウトデータ等の設計データは、図１２，図１３にて例示した設計データ用データベース１２０４や、外部のＥＤＡ（Electrical Design Automation）ツールから取得するようにする。まず、読み出された設計データ２０１を変形させるために、目標パターンサイズ２０３を後述するようなＧＵＩ（Graphical User Interface）画面から入力、或いは設計データ用データベース１２０４等から読み出す。入力、或いは読み出された目標パターンサイズに基づいて、設計データの変形を行う（２０２）。変形の具体的手法については後述する。次に、変形を施したパターンに基づいて、画像認識用テンプレートを作成（２０４）する。このような画像認識用テンプレートの作成は、測定レシピ設定部１３０１にて行われ、測定用のレシピとして登録される。図１に例示するようなＳＥＭでは、作成されたレシピに基づいて、実際に取得された撮影画像（２０６）上での画像認識（２０５）を実行する。
【００３３】
図３は、目標パターンサイズに基づいて、パターンの変形を行う工程を説明するフローチャートである。本フローチャートでは、パターンエンドを丸める処理を選択的に説明する。まず、設計データ（３０１）から、測定対象となるパターンを含む変形対象領域を切り出す（ステップ３０２）。当該変形対象領域が後にマッチング用のテンプレートとなる。次に、設定された計測点（測長点）の情報を取得（ステップ３０３）する。次に、計測点の目標サイズを取得する（ステップ３０４）。この場合、上述したように目標パターンサイズを入力するようにしても良いし、予め登録された情報を読み出すようにしても良い。次に、取得された目標パターンサイズに関する情報に基づいて、パターンエンドの角部の曲率を演算する（ステップ３０５）。
【００３４】
図４は、設計データ４０１に測長部４０２を設定することで、設計データの変形を行う工程を説明する図である。本実施例では、測長点の目標パターンサイズに基づいて、パターンを変形する例について説明する。目標パターンサイズ“ａ”に対して、パターンの頂角が“ａ／２”の半径を有する円の一部である弧となるように、当該頂角部を変形する。すなわち、曲率が２ａとなるように、パターン頂角を変形する。なお、本実施例では曲率が２ａの例を説明しているが、これに限られることなく、他の曲率、或いは多次の方程式で表される曲線となるよう、変形を行うようにしても良い。このような目標パターンサイズとパターン頂角部の曲率等の関係式を、予めテンプレート用データベース１２０５に登録しておき、目標パターンサイズの設定に基づいて、上記演算を実施する。図４に例示するパターン４０３は、曲率２ａとなるよう、パターン頂角を変形したものである。部分領域４０４は、パターン変形が施されるパターエンドの拡大図である。
【００３５】
以上のように目標パターンサイズを基準として、パターン変形を行うようにすれば、半導体設計者の意に沿った形状のテンプレートを形成することができる。
【００３６】
図４に例示するパターン４０３はパターンの角丸め重さをａ／２にした場合の結果であり、ラインエンドの長さ自体は設計データと同じとしている。一方、実際に形成されるパターンのラインエンドが、設計データに比べて短くなることが、経験則で判っているような場合には、ラインの長手方向の曲率を選択的に大きくする、或いは設計データに比べて、所定量分，ラインエンドを短くするようなパターン変形を行うようにしても良い。図４に例示するパターン４０５は、ラインの長手方向の長さを短くした例を説明している。また、パターンの曲率は任意に調整可能であることが望ましい。本実施例では、テンプレート用データベース１２０５に、予め目標パターンサイズと、パターン変形の程度の関係を登録しておくことによって、露光シミュレーションの実施等、複雑な経緯を経ることなく、簡単にテンプレートに適したパターン変形を行うことができる。以上のような工程に基づいてパターン変形を実施（ステップ３０６）し、当該変形が施されたパターンをテンプレートとして登録することで、パターン変形処理を完了する（ステップ３０７）。
【００３７】
図５は、目標パターンサイズと設計データが持つ設計サイズに基づいて、パターンの変形を行う工程を説明するフローチャートである。ステップ５０２，５０３は、図３のステップ３０２，３０３と同じである。図５に例示するフローチャートでは、目標パターンサイズの取得と共に、設計データ用データベース１２０４に登録されているレイアウトデータのパターンサイズをも併せて取得し、両者の差分を求め（ステップ５０６）、当該差分情報に基づいて、パターン全体のサイズを変化させる（ステップ５０７）。すなわち、目標パターンサイズという一次元的な情報設定に基づいて、パターン全体の輪郭形状を変形させるという二次元的な調整を行う。
【００３８】
図６は、設計データ上のパターン６０１への測長部６０２の設定に基づいて、パターン全体の形状を変形させた例を説明する図である。図６中央の図は、目標パターンサイズと設計データとのサイズ差が、“ｂ”であり、且つ実パターンが設計データに比べて、収縮する（目標パターンサイズが小さくなる）と考えられる場合の変形例を説明する図である。図６中央の図に例示するように、パターンの縦横方向共に、寸法“ｂ”分、パターンを小さくしている。一方、図６の右側の図は、目標パターンサイズが設計データに対して大きくなる場合の、変形例を説明している。
【００３９】
サイズ情報に基づいて、パターンの変形を行い得るような上記手法によれば、テンプレート画像を簡単に形成することが可能となる。特に、半導体生産工場では半導体製造装置の一種である投影露光装置の条件、またはエッチング装置の条件によって、パターンのサイズが大きく変化するため、各半導体製造プロセスごとに、それらの装置にて設定される目標パターンサイズにあわせたパターン変形が可能となる。
【００４０】
また、現在のリソグラフィシミュレーションでは、エッチングプロセスを考慮したシミュレーションを行うことができず、設計データに基づくテンプレートを作成することが困難であるが、目標パターンサイズに基づくパターン変形法によれば、半導体生産工場でのプロセス装置の種類に影響なく最適なデザインテンプレートを作成することが可能になる。
【００４１】
図７は、パターンエッジサイズの変形工程を説明するフローチャートである。設計データと異なり、実際に形成されるパターンの実画像では、パターンエッジが太く表現される。これは、実際に形成されるパターンのエッジが或る角度をもって形成されるためである。また、走査電子顕微鏡画像の場合、傾斜した部位にビームが入射することによって生じるエッジ効果のため、放出される二次電子の量が相対的に多くなり、結果としてエッジ部分が明るく表示される。図７のフローチャートは、このようなエッジ部を設計データに基づいて、簡易に再現する手法に関するものである。
【００４２】
ステップ７０２は、図３のステップ３０２と同じである。図７に例示するフローチャートでは、対象パターンのエッジサイズの指定によって、エッジ部分の変形を可能とする。その１つ目として、対象パターンのエッジサイズの設定、或いは読み出し（ステップ７０３）に基づいて、エッジサイズを変更する（ステップ７０６）手法がある。また２つ目として、対象パターンの高さと側面角度情報の設定、或いは読み出し（ステップ７０４）に基づいて、パターンエッジ太さの計算を行い（ステップ７０５）、当該計算に基づいて、エッジサイズの変更を行う（ステップ７０６）手法がある。
【００４３】
このようにパターンエッジに関する目標サイズの設定等に基づいて、エッジ部分を変形させることで、簡単にエッジ部分を再現したテンプレートを作成することが可能となる。
【００４４】
図８は、パターンのエッジサイズの指定等に基づいて、エッジサイズを変形した例を説明する図である。特に図８の例では、設計データ上のパターン８０１への測長部８０２の設定に基づいて、当該測長部８０２の目標パターンサイズの読み出し、或いは目標パターンサイズの指定を行い、当該目標パターンサイズと関連して記憶されているエッジサイズの読み出し、或いは別途指定されるエッジサイズに基づいて、エッジ部を変形する例を説明している。対象パターンの高さとパターンの側面角度に基づいて、エッジ太さを求める場合には、エッジ太さｃを、高さ（ｔ）／ｔａｎ（側面角度）にて求めるようにする。このようにして求められた値に基づいて、エッジ部の太さを変化させる。
【００４５】
図８中央のパターン８０４は、パターン高さが相対的に低い、或いは側面傾斜角度が小さい場合、図８右図は、パターン高さが相対的に高い、或いは側面傾斜角度が大きい場合の、エッジ部変形例を説明する図である。パターンの高さ（ｔ）が低く、パターンの側面の傾斜角度が大きい場合は、図８のパターン８０４のようにパターンのエッジ太さが狭くなるが、パターンの高さ（ｔ）が高く、パターンの側面の傾斜角度が小さい場合は、図８のパターン８０５のようにパターンのエッジ太さが太くなる。また、パターンの高さと傾斜の角度の情報がない場合は、図７のステップ７０３のように直接パターンのエッジ太さを取得し、パターンのエッジ太さの変形を行うことも可能である。
【００４６】
上述したように、設計データのパターンエッジ太さを変えることによって、設計データを利用した画像認識用テンプレートをより最適化することができる。
【００４７】
図９は、設計データと、目標パターンサイズに関する情報に基づいて、パターンの頂角、及びエッジサイズの変更を経て、テンプレートを作成する工程を説明するフローチャートである。更に本実施例では、設計データの線分を分割し、座標の移動平均を行うことによってパターン変形を行う例についても併せて説明する。まず、設計データ（９０１）から、測定対象となるパターンを含む変形対象領域を切り出す（ステップ９０２）。図１０は切り出されたパターンと、そのパターンの変形プロセスを例示している。切り出されたパターン１００１上に、測長部１００２を設定し、当該設定と目標パターンサイズの設定によって、パターンの変形を行う。この変形の際に、設定された計測点が設定された目標パターンサイズを満たすか否かの判断を行い、満たさない場合はパターンの変形を行う（ステップ９０３）。次に、パターン１００４に例示するように、変形が施された設計データを一定間隔で分割する（ステップ９０４）。このように分割処理が施された設計データの頂角部について、曲率を変化させるように、形状を変化させる（ステップ９０５）。この際、座標の移動平均を利用した変形を行う。
【００４８】
パターンの頂角を丸める工程では、座標の移動平均を行うことで実現した。すなわち、このときのパターン角の丸めの程度を表す指標は、座標の移動平均の重さ（ａ）になる。
【００４９】
図１０に例示するパターン１００５は、座標の移動平均を利用したパターン角の丸め処理が施された後のパターン形状である。座標の移動平均を利用したパターン角の丸め処理の後、パターンの輪郭を構成する各座標をつなげることで、パターン１００６を形成する。以上のようにして形成されたパターン１００６を、パターン高さと側面の傾き情報、或いは入力情報に基づいてエッジサイズを変更し、パターン１００７を生成する（ステップ９０６）。このようにして形成されたパターン１００７をテンプレートとして登録する（ステップ９０７）。
【００５０】
以上のような工程を経て、テンプレートを作成することによって、実画像に近いテンプレートを、目標パターンサイズの入力のような簡単な作業で作成することが可能となる。
【００５１】
図１１は、設計データを画像処理によってぼかすことにより、パターンを変形させる手法の一例を説明する図である。
【００５２】
まず、設計データ中のパターンを示す閉図形内を画像処理にて塗り潰すことによって、パターン１１０１を形成する。プロファイル１１０２は、パターン１１０１の輝度の変化を示すコントラストプロファイルである。このように塗り潰し処理が施されたパターン１１０１に平滑化処理等の画像をぼかす処理を施すことによって、パターン１１０３を生成する。ぼかしの程度を調整することによって、丸めの程度の調整が可能となる。プロファイル１１０４は、ぼかし処理が施されたパターン１１０３のコントラストプロファイルである。
【００５３】
図１１の上図と下図に例示するように、ぼかしの程度を調整することによって、パターン頂角の丸め度合いを調整することが可能となる。更に、プロファイル１１０４の閾値を調整することにより、図１１の上図と下図に例示するように、パターンの大きさをも調整することが可能となる。
【００５４】
以上のようにして形成されたパターン１１０５，１１０６について、パターンエッジの太さ調整を行うことによって、パターン１１０７，１１０８のような撮影画像により近い画像認識用テンプレートを作成することが可能になる。
【００５５】
図１４は、設計データに基づいて、測長点やテンプレートの作成条件を設定するＧＵＩ画面の一例を説明する図である。操作者は、この画面上にて、パターンやパターンが存在する領域の名称（Pattern Name）や、パターンが存在するレイヤー（Layer）、パターンが存在する座標（Location）、及び実際に取得する画像の大きさ（Area Size）等を指定することによって、測定領域に関する情報を指定する。また測長部の指定は、Measurement Positionsの欄から入力する。
【００５６】
テンプレートの目標パターンサイズは、“Desired Pattern Size”から入力する。また、パターン頂角部の丸め度合いや、エッジサイズはそれぞれ“Rounding”，“Edge Effect”の欄から入力する。このようなＧＵＩ画面から入力された情報に基づいて、図１３に例示する測定レシピ設定部１３０１は、設計用データベース１２０４から、パターンデータを読み出すと共に、テンプレート用データベース１２０５に登録されたパターン変形条件に従って、パターンを変形する。なお、目標パターンサイズについては、任意の入力値であっても良いし、予め記憶されているものであるならば、その値を読み出して用いるようにしても良い。
【００５７】
また、テンプレート用データベース１２０５には、目標パターンデータに基づいて、パターン形状を変形するための変形条件を登録した複数のデータベースが記憶されている。例えば、パターンテンプレートデータベース１３０１は、選択されたパターン全体を予め定められた条件に従って変形するためのプログラムが記憶されている。パターン部位テンプレートデータベース１３１１には、パターンの部位（例えば、パターンエンド，インナーコーナー，アウターコーナー等）ごとに、所定の条件に従って、パターン変形を行うためのプログラムが記憶されている。
【００５８】
更に、ＯＰＣテンプレートデータベース１３１２には、ＯＰＣパターンが付加されることによって生じるパターン形状が登録されている。エッジサイズデータベース１３１３には、目標パターンサイズとエッジサイズとの関係が登録されている。
【００５９】
上記各データベースに登録された情報は、設定される目標パターンサイズに応じて、その大きさ等の調整が可能なように、目標パターサイズに応じた形状、或いは大きさ調整のためのアルゴリズムを備えている。例えば、パターン部位テンプレートデータベース１３１１には、パターンエンドの形状情報が登録されているが、設定される目標パターンサイズに応じた大きさの調整を行うようプログラムされている。より具体的には、例えばラインエンドの形状が真円の一部からなる弧状形状である場合、設定される目標パターンサイズに応じて、径を変化することで、目標パターンサイズに基づいて形成されたライン部の幅に一致させる。このような調整が可能なプログラムを予め登録しておくことで、操作者は目標パターンサイズの設定だけで、テンプレートの作成が可能となる。また、部分的な微調整を可能とすることによって、目標パターンサイズに基づく形状を大きく損なうことなく、形状補正が可能となる。特に、光近接効果によりパターンが部分的に変形してしまう場合、目標パターンサイズを維持したまま、当該部分の補正を適正に行うことができれば、少ない作業量で半導体ウェーハに転写されるパターン形状に忠実な形状のテンプレートを再現することが可能となる。
【００６０】
また、ＯＰＣテンプレートデータベース１３１２には、ＯＰＣパターンの存在によってもたらされる部分的な形状情報が予め登録されており、当該部分形状を目標パターンサイズに応じて、変形させることで、テンプレートの部分形状として設定する。更に、エッジサイズデータベース１３１３には、パターンサイズごとのエッジ情報が登録されており、目標パターンサイズの選択によって、そのサイズに応じたエッジ太さ情報が読み出されるように構成されている。
【００６１】
以上のデータベースに登録された情報は、いずれも目標パターンサイズの設定に応じて、その大きさや形状の変形が可能であり、操作者は適切なデータベースを選択することによって、目標パターンサイズを基準としたパターンの変形を行うことが可能となる。また、目標パターンサイズごとに予め形状情報を登録するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１０１ 電子銃陰極
１０２ 第１陽極
１０３ 第２陽極
１０４ 一次電子線
１０５ 集束レンズ
１０６ 対物レンズ
１０７ ウェーハ（試料）
１０８ 二段の偏向コイル
１０９ 偏向制御装置
１１０ 二次電子
１１１ 二次電子検出器
１１２ 増幅器
１１３ ＣＲＴ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンマッチング用画像作成方法、及びパターンマッチング用画像作成装置に係り、特に試料の設計データに基づいて、パターンマッチング用の画像を形成する方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）等を用いた試料の測定、或いは検査装置では、微小な測定，検査対象の位置を特定するために、参照画像（以下、テンプレートと称することもある）を用いたパターンマッチングが行われている。また、実際のＳＥＭ画像からテンプレートとなる領域を切り出す作成法では、実際にパターンが形成された後しかテンプレートを作成することができず、また相応の手間を要するため、半導体デバイスやフォトマスク等の設計データを用いてテンプレートを作成する手法が採用されるようになってきた。
【０００３】
特許文献１には、テンプレートとなる設計データに平滑化処理を施し、パターン線分を太らせることで、実画像に近似する画像を形成する手法が説明されている。また、特許文献２，３には、設計データにシミュレーションを施すことで、テンプレートとなるパターンを実画像に近づける手法が説明されている。更に、特許文献４には設計データの各線分を調整することによって、実画像に近いホワイトバンドを有するテンプレートを形成する手法が説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２８０１５号公報（対応米国特許公報ＵＳＰ７,２３５,７８２）
【特許文献２】米国特許公報ＵＳＰ７,４５７,７３６
【特許文献３】特開２０００−２３６００７号公報
【特許文献４】特開２００６−６６４７８号公報（対応米国特許公開公報ＵＳ２００６／００４５３２６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，４に開示の手法によれば、設計データのパターン線分を、実画像に近い形状とすることが可能であるが、パターンの露光条件等によって、パターンの大きさが変化することに対して、十分に対応できるものではない。また、特許文献２，３に説明されているように、露光後のパターンのシミュレーションを行うことによって、実際に形成されるパターンの画像に近い画像を形成する手法では、シミュレーションの精度が高ければ、実パターンに近い画像を形成することができるものの、精度を高めようとすると、多くの条件設定を行う必要があり、シミュレーションを行うにも相当の経験と時間が必要となる。また、光学式露光装置の露光条件ごと、或いは異なる装置ごとにシミュレーションを行う必要があるため、テンプレートを作成するためには、相当の手間が必要となる。
【０００６】
以下に、露光シミュレーション等を行うことなく、設計データに基づいてテンプレートを作成する方法、及び装置であって、実パターンの大きさに沿った画像の形成を目的とするパターンマッチング用画像作成方法、及びパターンマッチング用画像作成装置について説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための一態様として、マッチング用画像を形成するに当たり、設計データを目標パターンサイズに基づいて、縮小、或いは拡大し、当該縮小、或いは拡大が行われたパターンに基づいて、マッチング用の画像を形成するパターンマッチング用画像作成方法、及びパターンマッチング用画像作成装置を提案する。
【０００８】
また、目標パターンサイズに基づいて縮小、或いは拡大されたパターンについて、前記目標パターンサイズに基づいて、パターン角部の丸め処理を行うパターンマッチング用画像作成方法、及びパターンマッチング用画像作成装置について、提案する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、露光シミュレーション等の手間を要することなく、実画像のパターンに近いマッチング画像を容易に作成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】走査電子顕微鏡の概略構成図。
【図２】目標パターンサイズと、設計データを用いてテンプレートを作成する工程を説明する図。
【図３】目標パターンサイズを用いてテンプレートを作成する工程を説明するフローチャート。
【図４】目標パターンサイズに基づいて、設計データを変形する例を説明する図。
【図５】目標パターンサイズと設計データとの差異に基づいて、テンプレートを作成する工程を説明するフローチャート。
【図６】目標パターンサイズに基づいて、パターンを変形する例を説明する図。
【図７】パターン側面の角度情報に基づいて、テンプレートを形成する工程を説明するフローチャート。
【図８】パターン側面の角度情報に基づいてテンプレートを形成する例を説明する図。
【図９】設計データに基づいて、テンプレートを作成する工程を説明するフローチャート。
【図１０】設計データに基づいて、テンプレートを作成する例を説明する図。
【図１１】設計データに基づいて、テンプレートを作成する例を説明する図。
【図１２】荷電粒子線装置を含む測定，検査システムの一例を説明する図。
【図１３】測定用レシピ設定部を含む演算装置と、レシピ設定に要するデータを蓄積したデータベースとの関連を説明する図。
【図１４】テンプレート作成条件を入力するＧＵＩ画面の一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
半導体計測装置の１つに、半導体ウェーハパターンの微小線幅を測長するＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）がある。被探索画像の中から、極めて小さな測定対象にＳＥＭの視野（Field Of View：ＦＯＶ）を位置づけるための手法として、テンプレートマッチング技術が知られている。従来、テンプレートに用いられる画像は、実際にＳＥＭにて取得したＳＥＭ画像を用いていたが、昨今、半導体デバイスの設計データから、テンプレートを作成する手法が用いられるようになってきた。このような設計データに基づくテンプレート作成手法は次の３種類が考えられる。１つ目は、加工していない設計データをそのまま利用する方法である。例えばコンタクトホールは、実画像では円形のものが多いが、設計データでは四角形となっている。２つ目はフォトマスク用の設計データであり、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction）パターンが施された設計データを利用する方法である。３つ目は設計データにリソグラフィシミュレーションを施した設計データを利用する方法である。シミュレーションによって、半導体ウェーハ上に形成されるパターンが予測できるため、比較的、実画像上のパターンに近いパターンを再現することができる。
【００１２】
しかしながら、リソグラフィシミュレーションでは露光装置の条件や形成されるパターンの材料等、複雑な条件設定を行う必要があり、適切なシミュレーション結果を得るためには、相当の時間を要する。特に、リソグラフィシミュレーションに基づいて、パターンの輪郭線（Contour）を作成する場合、その条件設定には少なくとも１０〜２０種類程度の条件を設定する必要があり、その中から適切な組み合わせを見出すためには、相当のスキルが要求される。
【００１３】
以下に設計データに基づいて、パターンマッチング用のテンプレートを作成する際に、露光条件等の設定等を行うことなく、実画像とのマッチングに適したパターンの変形法、及びその変形に用いられる装置、及びコンピューターによって実行されるコンピュータープログラム（或いはコンピュータープログラムを記憶する記憶媒体）について説明する。
【００１４】
本実施例では、試料上に形成されるパターンの目標サイズに基づいて、設計データのパターン形状を変形する例を主に説明する。半導体パターンのデザインを行う設計者は、実際に形成されるパターンが目標パターンサイズとなるように、パターンのレイアウトデータ等の設計を行う。このような目標パターンサイズに基づいて、テンプレートを作成することができれば、シミュレーション等を行わずとも、簡単に実画像に近いテンプレートを作成することが可能となる。設計データの変形に際し、測長点に対する目標パターンサイズを利用することで、複雑な露光装置の条件設定や材料の種類などの変化等によらず、簡単に設計データの変形が可能になる。
【００１５】
本実施例では、測長点の目標パターンサイズを用いた設計データの変形を行うに当たり、目標パターンサイズを基準としたパターンの頂角の丸め具合の調整、及びパターンエッジの太さの調整について主に説明する。
【００１６】
本実施例によれば、エンジニアスキルによらない設計データを利用した高精度、且つ簡単な画像認識用テンプレートの作成が可能になる。また、発明者らの検討によれば、リソグラフィシミュレーションの実施にかかる時間と比較して、テンプレート作成時間を１／１０程度に抑制できることが明らかになった。これによって、走査電子顕微鏡を動作させるためのレシピの作成時間を短縮することができ、半導体デバイスの生産性向上に寄与することが可能となる。以下、目標パターンサイズに基づいて、設計データを変形する手法について、図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、走査電子顕微鏡の概略構成図である。陰極１０１と第１陽極１０２に印加された一次電子線１０４は第２陽極１０３に印加される電圧Ｖａｃｃにより加速されて後段のレンズ系に進行する。この一次電子線１０４はレンズ制御電源１１４で制御された集束レンズ１０５と対物レンズ１０６によりウェーハ（試料）１０７に微小スポットとして集束され、二段の偏向コイル１０８によってウェーハ（試料）１０７上を二次元的に走査される。偏向コイル１０８の走査信号は観察倍率に応じて偏向制御装置１０９によって制御される。ウェーハ（試料）１０７上を走査した一次電子線１０４により試料から発生した二次電子１１０は二次電子検出器１１１で検出される。二次電子検出器１１１で検出された二次電子情報は増幅器１１２で増幅されＣＲＴ１１３上に表示される。図１に例示する走査電子顕微鏡では、ＣＲＴ１１３に表示された試料形状の情報を利用してパターンの自動計測を実施する。
【００１８】
図１２は、データ管理装置１２０３と、複数の測定装置がネットワークを経由して接続された計測システムの一例を説明する図である。計測装置はパターンの寸法を測定する測長用走査電子顕微鏡（Critical Dimension-Scanning Electron Microscope：ＣＤ−ＳＥＭ）であり、図１２の例では２台のＣＤ−ＳＥＭ１２０１，１２０２がネットワークに接続されている。
【００１９】
各ＣＤ−ＳＥＭ１２０１，１２０２にはそれぞれの制御装置が接続され、ＳＥＭに必要な制御が行われる。各ＳＥＭでは、電子源より放出される電子ビームが複数段のレンズにて集束されると共に、集束された電子ビームは走査偏向器によって、試料上を一次元的、或いは二次元的に走査される。
【００２０】
電子ビームの走査によって試料より放出される二次電子（Secondary Electron：ＳＥ）或いは後方散乱電子（Backscattered Electron：ＢＳＥ）は、検出器により検出され、前記走査偏向器の走査に同期して、フレームメモリ等の記憶媒体に記憶される。このフレームメモリに記憶されている画像信号は、制御装置内に搭載された演算装置によって積算される。また、走査偏向器による走査は任意の大きさ，位置、及び方向について可能である。
【００２１】
電子ビームの走査の結果、得られた画像や信号は、ネットワークを介してデータ管理装置１２０３に送られる。なお、本例では、ＳＥＭを制御する制御装置と、ＳＥＭによって得られた信号に基づいて測定を行うデータ管理装置を別体のものとして、説明しているが、これに限られることはなく、データ管理装置にて装置の制御と測定処理を一括して行うようにしても良いし、各制御装置にて、ＳＥＭの制御と測定処理を併せて行うようにしても良い。
【００２２】
また、上記データ管理装置或いは制御装置には、測定処理を実行するためのプログラムが記憶されており、当該プログラムに従って測定、或いは演算が行われる。更にデータ管理装置１２０３は、半導体製造工程に用いられるフォトマスク（以下単にマスクと称することもある）等の設計データを蓄積する設計データ用データベース１２０４からデータの読み出しが可能なように構成されている。この設計データは例えばＧＤＳフォーマットやＯＡＳＩＳフォーマットなどで表現されており、所定の形式にて記憶されている。なお、設計データは、設計データを表示するソフトウェアがそのフォーマット形式を表示でき、図形データとして取り扱うことができれば、その種類は問わない。
【００２３】
また、データ管理装置１２０３は、ＳＥＭの動作を制御するプログラム（レシピ）を、半導体の設計データに基づいて作成する機能が備えられており、レシピ設定部として機能する。具体的には、設計データ，パターンの輪郭線データ、或いはシミュレーションが施された設計データ上で所望の測定点，オートフォーカス，オートスティグマ，アドレッシング点等のＳＥＭにとって必要な処理を行うための位置等を設定し、当該設定に基づいて、ＳＥＭの試料ステージや偏向器等を自動制御するためのプログラムを作成する。なお、テンプレートと呼ばれる参照画像を用いたテンプレートマッチング法は、所望の個所を探索するためのサーチエリアの中で、テンプレートを移動させ、当該サーチエリアの中で、テンプレートとの一致度が最も高い、或いは一致度が所定値以上となった個所を特定する手法である。ＳＥＭに設けられた制御装置は、レシピの登録情報の１つであるテンプレートに基づくパターンマッチングを実行する。また、制御装置には、正規化相関法等を用いたマッチングを行うためのプログラムが記憶されており、制御装置は、当該プログラムを実行するコンピューターとして機能する。
【００２４】
なお、データ管理装置１２０３に、設計データに基づいて、パターンの出来栄えをシミュレーションするシミュレーターを接続し、シミュレーターによって得られるシミュレーション画像をＧＤＳ化し、設計データの代わりに用いるようにしても良い。テンプレートデータベース１２０５には、指定条件に基づいて、テンプレートを自動生成するための情報が記憶されている。
【００２５】
図１３はデータ管理装置１２０３、設計データ用データベース１２０４、及びテンプレートデータベース１２０５の概略構成図である。データ管理装置１２０３は、測定レシピ設定部１３０１と、測定部１３０２を備えており、測定レシピ設定部１３０１は主に半導体デバイス等の設計データを用いたレシピの作成、測定部１３０２は、主に得られたＳＥＭ画像に基づいたデータ処理を実行するように構成されている。また、データ管理装置１２０３はその内部、或いは外部の記憶媒体に記憶された設計データにアクセス可能に構成されており、必要に応じたデータの読み出し、及び書き込みが可能な構成となっている。設計データ用データベース１２０４は、半導体パターンのレイアウト設計データ（ＣＡＤデータ等）を記憶したレイアウトデータベース１３０４、レイアウトデータ等を基にＯＰＣ（Optical Proximity Correction）処理が施されたマスクパターンの設計データを記憶するＯＰＣモデルデータベース１３０５、ＯＰＣシミュレーションを行うことによって得られるパターン形状を記憶するＯＰＣシミュレーションデータベース１３０６、及びＯＰＣシミュレーションにより特定したＯＰＣ危険部位の情報を記憶したＯＰＣ危険部位データベース１３０７を備えている。
【００２６】
設計データ用データベース１２０４に格納された設計データの種類は、データ管理装置１７０１等で用いられている画像表示用のソフトウェアによって、当該設計データに基づく図形（例えばパターンの輪郭）を表示することができるフォーマット形式であれば良い。また、設計データは、回路設計データから変換されたもので回路設計データと関連性があり、パターンレイアウト上の特定の図形が回路設計データ上のどの信号伝送経路に対応するのかは予め特定されている。
【００２７】
データ管理装置１２０３は、必要な情報を入力するための入力装置１３０８、後述するＧＵＩ画面や測定結果、ＳＥＭ画像，設計データ，変形後の設計データ等を表示する表示装置１３０９を備えている。また、その他の外部機器とデータや信号を授受するための入出力インターフェイスや、半導体ウェーハの欠陥の検査・解析に関するプログラムや処理に必要な定数等を格納したＲＯＭ，各種演算処理を行う演算部，演算結果や演算途中のデータ等を一時的に記憶するＲＡＭと、各種データを記憶する記憶部等を備えている。
【００２８】
ＯＰＣシミュレーションデータベース１３０６に記憶されるデータは、ＯＰＣモデルデータベース１３０５の記憶情報、及び使用する露光器や露光条件等を基にして露光後にウェーハ上に形成されるパターン形状をシミュレーションした情報である。更に、そのシミュレーション結果からパターンの予測形状と設計データとの形状の相違がしきい値を超える箇所に関する情報が、ＯＰＣ危険部位データベース１３０７に記憶される。このようなシミュレーションは、外部のシミュレーターで行っても良いし、データ管理装置１２０３にて、所定のプログラムを実行することで行うようにしても良い。
【００２９】
測定レシピ設定部１３０１では、外部接続されるＳＥＭのＳＥＭ画像取得条件、或いは測定結果の取得条件が、入力装置１３０８等からの指定に基づき設定される。具体的には、取得画像の座標，画素サイズ，ビーム径，ビーム加速電圧，検出される二次電圧に対するしきい値等が設定され、所定の記憶媒体に記憶される。
【００３０】
目標パターンサイズに関するデータは、予め設計データ用データベース１２０４に登録しておいても良いし、入力装置１３０８から入力を行うようにしても良い。
【００３１】
テンプレート用データベース１２０５には、入力された目標パターンサイズに関するデータに基づいて、所定のルールに基づいてパターンを変形させるための情報が蓄積されている。
【００３２】
図２は、「設計データと目標パターンサイズに基づいて、パターン形状を変形させ、当該変形を施したパターン画像をテンプレートとして画像認識を行う工程を説明する図である。レイアウトデータ等の設計データは、図１２，図１３にて例示した設計データ用データベース１２０４や、外部のＥＤＡ（Electrical Design Automation）ツールから取得するようにする。まず、読み出された設計データ２０１を変形させるために、目標パターンサイズ２０３を後述するようなＧＵＩ（Graphical User Interface）画面から入力、或いは設計データ用データベース１２０４等から読み出す。入力、或いは読み出された目標パターンサイズに基づいて、設計データの変形を行う（２０２）。変形の具体的手法については後述する。次に、変形を施したパターンに基づいて、画像認識用テンプレートを作成（２０４）する。このような画像認識用テンプレートの作成は、測定レシピ設定部１３０１にて行われ、測定用のレシピとして登録される。図１に例示するようなＳＥＭでは、作成されたレシピに基づいて、実際に取得された撮影画像（２０６）上での画像認識（２０５）を実行する。
【００３３】
図３は、目標パターンサイズに基づいて、パターンの変形を行う工程を説明するフローチャートである。本フローチャートでは、パターンエンドを丸める処理を選択的に説明する。まず、設計データ（３０１）から、測定対象となるパターンを含む変形対象領域を切り出す（ステップ３０２）。当該変形対象領域が後にマッチング用のテンプレートとなる。次に、設定された計測点（測長点）の情報を取得（ステップ３０３）する。次に、計測点の目標サイズを取得する（ステップ３０４）。この場合、上述したように目標パターンサイズを入力するようにしても良いし、予め登録された情報を読み出すようにしても良い。次に、取得された目標パターンサイズに関する情報に基づいて、パターンエンドの角部の曲率を演算する（ステップ３０５）。
【００３４】
図４は、設計データ４０１に測長部４０２を設定することで、設計データの変形を行う工程を説明する図である。本実施例では、測長点の目標パターンサイズに基づいて、パターンを変形する例について説明する。目標パターンサイズ“ａ”に対して、パターンの頂角が“ａ／２”の半径を有する円の一部である弧となるように、当該頂角部を変形する。すなわち、曲率が２ａとなるように、パターン頂角を変形する。なお、本実施例では曲率が２ａの例を説明しているが、これに限られることなく、他の曲率、或いは多次の方程式で表される曲線となるよう、変形を行うようにしても良い。このような目標パターンサイズとパターン頂角部の曲率等の関係式を、予めテンプレート用データベース１２０５に登録しておき、目標パターンサイズの設定に基づいて、上記演算を実施する。図４に例示するパターン４０３は、曲率２ａとなるよう、パターン頂角を変形したものである。部分領域４０４は、パターン変形が施されるパターエンドの拡大図である。
【００３５】
以上のように目標パターンサイズを基準として、パターン変形を行うようにすれば、半導体設計者の意に沿った形状のテンプレートを形成することができる。
【００３６】
図４に例示するパターン４０３はパターンの角丸め重さをａ／２にした場合の結果であり、ラインエンドの長さ自体は設計データと同じとしている。一方、実際に形成されるパターンのラインエンドが、設計データに比べて短くなることが、経験則で判っているような場合には、ラインの長手方向の曲率を選択的に大きくする、或いは設計データに比べて、所定量分，ラインエンドを短くするようなパターン変形を行うようにしても良い。図４に例示するパターン４０５は、ラインの長手方向の長さを短くした例を説明している。また、パターンの曲率は任意に調整可能であることが望ましい。本実施例では、テンプレート用データベース１２０５に、予め目標パターンサイズと、パターン変形の程度の関係を登録しておくことによって、露光シミュレーションの実施等、複雑な経緯を経ることなく、簡単にテンプレートに適したパターン変形を行うことができる。以上のような工程に基づいてパターン変形を実施（ステップ３０６）し、当該変形が施されたパターンをテンプレートとして登録することで、パターン変形処理を完了する（ステップ３０７）。
【００３７】
図５は、目標パターンサイズと設計データが持つ設計サイズに基づいて、パターンの変形を行う工程を説明するフローチャートである。ステップ５０２，５０３は、図３のステップ３０２，３０３と同じである。図５に例示するフローチャートでは、目標パターンサイズの取得と共に、設計データ用データベース１２０４に登録されているレイアウトデータのパターンサイズをも併せて取得し、両者の差分を求め（ステップ５０６）、当該差分情報に基づいて、パターン全体のサイズを変化させる（ステップ５０７）。すなわち、目標パターンサイズという一次元的な情報設定に基づいて、パターン全体の輪郭形状を変形させるという二次元的な調整を行う。
【００３８】
図６は、設計データ上のパターン６０１への測長部６０２の設定に基づいて、パターン全体の形状を変形させた例を説明する図である。図６中央の図は、目標パターンサイズと設計データとのサイズ差が、“ｂ”であり、且つ実パターンが設計データに比べて、収縮する（目標パターンサイズが小さくなる）と考えられる場合の変形例を説明する図である。図６中央の図に例示するように、パターンの縦横方向共に、寸法“ｂ”分、パターンを小さくしている。一方、図６の右側の図は、目標パターンサイズが設計データに対して大きくなる場合の、変形例を説明している。
【００３９】
サイズ情報に基づいて、パターンの変形を行い得るような上記手法によれば、テンプレート画像を簡単に形成することが可能となる。特に、半導体生産工場では半導体製造装置の一種である投影露光装置の条件、またはエッチング装置の条件によって、パターンのサイズが大きく変化するため、各半導体製造プロセスごとに、それらの装置にて設定される目標パターンサイズにあわせたパターン変形が可能となる。
【００４０】
また、現在のリソグラフィシミュレーションでは、エッチングプロセスを考慮したシミュレーションを行うことができず、設計データに基づくテンプレートを作成することが困難であるが、目標パターンサイズに基づくパターン変形法によれば、半導体生産工場でのプロセス装置の種類に影響なく最適なデザインテンプレートを作成することが可能になる。
【００４１】
図７は、パターンエッジサイズの変形工程を説明するフローチャートである。設計データと異なり、実際に形成されるパターンの実画像では、パターンエッジが太く表現される。これは、実際に形成されるパターンのエッジが或る角度をもって形成されるためである。また、走査電子顕微鏡画像の場合、傾斜した部位にビームが入射することによって生じるエッジ効果のため、放出される二次電子の量が相対的に多くなり、結果としてエッジ部分が明るく表示される。図７のフローチャートは、このようなエッジ部を設計データに基づいて、簡易に再現する手法に関するものである。
【００４２】
ステップ７０２は、図３のステップ３０２と同じである。図７に例示するフローチャートでは、対象パターンのエッジサイズの指定によって、エッジ部分の変形を可能とする。その１つ目として、対象パターンのエッジサイズの設定、或いは読み出し（ステップ７０３）に基づいて、エッジサイズを変更する（ステップ７０６）手法がある。また２つ目として、対象パターンの高さと側面角度情報の設定、或いは読み出し（ステップ７０４）に基づいて、パターンエッジ太さの計算を行い（ステップ７０５）、当該計算に基づいて、エッジサイズの変更を行う（ステップ７０６）手法がある。
【００４３】
このようにパターンエッジに関する目標サイズの設定等に基づいて、エッジ部分を変形させることで、簡単にエッジ部分を再現したテンプレートを作成することが可能となる。
【００４４】
図８は、パターンのエッジサイズの指定等に基づいて、エッジサイズを変形した例を説明する図である。特に図８の例では、設計データ上のパターン８０１への測長部８０２の設定に基づいて、当該測長部８０２の目標パターンサイズの読み出し、或いは目標パターンサイズの指定を行い、当該目標パターンサイズと関連して記憶されているエッジサイズの読み出し、或いは別途指定されるエッジサイズに基づいて、エッジ部を変形する例を説明している。対象パターンの高さとパターンの側面角度に基づいて、エッジ太さを求める場合には、エッジ太さｃを、高さ（ｔ）／ｔａｎ（側面角度）にて求めるようにする。このようにして求められた値に基づいて、エッジ部の太さを変化させる。
【００４５】
図８中央のパターン８０４は、パターン高さが相対的に低い、或いは側面傾斜角度が小さい場合、図８右図は、パターン高さが相対的に高い、或いは側面傾斜角度が大きい場合の、エッジ部変形例を説明する図である。パターンの高さ（ｔ）が低く、パターンの側面の傾斜角度が大きい場合は、図８のパターン８０４のようにパターンのエッジ太さが狭くなるが、パターンの高さ（ｔ）が高く、パターンの側面の傾斜角度が小さい場合は、図８のパターン８０５のようにパターンのエッジ太さが太くなる。また、パターンの高さと傾斜の角度の情報がない場合は、図７のステップ７０３のように直接パターンのエッジ太さを取得し、パターンのエッジ太さの変形を行うことも可能である。
【００４６】
上述したように、設計データのパターンエッジ太さを変えることによって、設計データを利用した画像認識用テンプレートをより最適化することができる。
【００４７】
図９は、設計データと、目標パターンサイズに関する情報に基づいて、パターンの頂角、及びエッジサイズの変更を経て、テンプレートを作成する工程を説明するフローチャートである。更に本実施例では、設計データの線分を分割し、座標の移動平均を行うことによってパターン変形を行う例についても併せて説明する。まず、設計データ（９０１）から、測定対象となるパターンを含む変形対象領域を切り出す（ステップ９０２）。図１０は切り出されたパターンと、そのパターンの変形プロセスを例示している。切り出されたパターン１００１上に、測長部１００２を設定し、当該設定と目標パターンサイズの設定によって、パターンの変形を行う。この変形の際に、設定された計測点が設定された目標パターンサイズを満たすか否かの判断を行い、満たさない場合はパターンの変形を行う（ステップ９０３）。次に、パターン１００４に例示するように、変形が施された設計データを一定間隔で分割する（ステップ９０４）。このように分割処理が施された設計データの頂角部について、曲率を変化させるように、形状を変化させる（ステップ９０５）。この際、座標の移動平均を利用した変形を行う。
【００４８】
パターンの頂角を丸める工程では、座標の移動平均を行うことで実現した。すなわち、このときのパターン角の丸めの程度を表す指標は、座標の移動平均の重さ（ａ）になる。
【００４９】
図１０に例示するパターン１００５は、座標の移動平均を利用したパターン角の丸め処理が施された後のパターン形状である。座標の移動平均を利用したパターン角の丸め処理の後、パターンの輪郭を構成する各座標をつなげることで、パターン１００６を形成する。以上のようにして形成されたパターン１００６を、パターン高さと側面の傾き情報、或いは入力情報に基づいてエッジサイズを変更し、パターン１００７を生成する（ステップ９０６）。このようにして形成されたパターン１００７をテンプレートとして登録する（ステップ９０７）。
【００５０】
以上のような工程を経て、テンプレートを作成することによって、実画像に近いテンプレートを、目標パターンサイズの入力のような簡単な作業で作成することが可能となる。
【００５１】
図１１は、設計データを画像処理によってぼかすことにより、パターンを変形させる手法の一例を説明する図である。
【００５２】
まず、設計データ中のパターンを示す閉図形内を画像処理にて塗り潰すことによって、パターン１１０１を形成する。プロファイル１１０２は、パターン１１０１の輝度の変化を示すコントラストプロファイルである。このように塗り潰し処理が施されたパターン１１０１に平滑化処理等の画像をぼかす処理を施すことによって、パターン１１０３を生成する。ぼかしの程度を調整することによって、丸めの程度の調整が可能となる。プロファイル１１０４は、ぼかし処理が施されたパターン１１０３のコントラストプロファイルである。
【００５３】
図１１の上図と下図に例示するように、ぼかしの程度を調整することによって、パターン頂角の丸め度合いを調整することが可能となる。更に、プロファイル１１０４の閾値を調整することにより、図１１の上図と下図に例示するように、パターンの大きさをも調整することが可能となる。
【００５４】
以上のようにして形成されたパターン１１０５，１１０６について、パターンエッジの太さ調整を行うことによって、パターン１１０７，１１０８のような撮影画像により近い画像認識用テンプレートを作成することが可能になる。
【００５５】
図１４は、設計データに基づいて、測長点やテンプレートの作成条件を設定するＧＵＩ画面の一例を説明する図である。操作者は、この画面上にて、パターンやパターンが存在する領域の名称（Pattern Name）や、パターンが存在するレイヤー（Layer）、パターンが存在する座標（Location）、及び実際に取得する画像の大きさ（Area Size）等を指定することによって、測定領域に関する情報を指定する。また測長部の指定は、Measurement Positionsの欄から入力する。
【００５６】
テンプレートの目標パターンサイズは、“Desired Pattern Size”から入力する。また、パターン頂角部の丸め度合いや、エッジサイズはそれぞれ“Rounding”，“Edge Effect”の欄から入力する。このようなＧＵＩ画面から入力された情報に基づいて、図１３に例示する測定レシピ設定部１３０１は、設計用データベース１２０４から、パターンデータを読み出すと共に、テンプレート用データベース１２０５に登録されたパターン変形条件に従って、パターンを変形する。なお、目標パターンサイズについては、任意の入力値であっても良いし、予め記憶されているものであるならば、その値を読み出して用いるようにしても良い。
【００５７】
また、テンプレート用データベース１２０５には、目標パターンデータに基づいて、パターン形状を変形するための変形条件を登録した複数のデータベースが記憶されている。例えば、パターンテンプレートデータベース１３０１は、選択されたパターン全体を予め定められた条件に従って変形するためのプログラムが記憶されている。パターン部位テンプレートデータベース１３１１には、パターンの部位（例えば、パターンエンド，インナーコーナー，アウターコーナー等）ごとに、所定の条件に従って、パターン変形を行うためのプログラムが記憶されている。
【００５８】
更に、ＯＰＣテンプレートデータベース１３１２には、ＯＰＣパターンが付加されることによって生じるパターン形状が登録されている。エッジサイズデータベース１３１３には、目標パターンサイズとエッジサイズとの関係が登録されている。
【００５９】
上記各データベースに登録された情報は、設定される目標パターンサイズに応じて、その大きさ等の調整が可能なように、目標パターサイズに応じた形状、或いは大きさ調整のためのアルゴリズムを備えている。例えば、パターン部位テンプレートデータベース１３１１には、パターンエンドの形状情報が登録されているが、設定される目標パターンサイズに応じた大きさの調整を行うようプログラムされている。より具体的には、例えばラインエンドの形状が真円の一部からなる弧状形状である場合、設定される目標パターンサイズに応じて、径を変化することで、目標パターンサイズに基づいて形成されたライン部の幅に一致させる。このような調整が可能なプログラムを予め登録しておくことで、操作者は目標パターンサイズの設定だけで、テンプレートの作成が可能となる。また、部分的な微調整を可能とすることによって、目標パターンサイズに基づく形状を大きく損なうことなく、形状補正が可能となる。特に、光近接効果によりパターンが部分的に変形してしまう場合、目標パターンサイズを維持したまま、当該部分の補正を適正に行うことができれば、少ない作業量で半導体ウェーハに転写されるパターン形状に忠実な形状のテンプレートを再現することが可能となる。
【００６０】
また、ＯＰＣテンプレートデータベース１３１２には、ＯＰＣパターンの存在によってもたらされる部分的な形状情報が予め登録されており、当該部分形状を目標パターンサイズに応じて、変形させることで、テンプレートの部分形状として設定する。更に、エッジサイズデータベース１３１３には、パターンサイズごとのエッジ情報が登録されており、目標パターンサイズの選択によって、そのサイズに応じたエッジ太さ情報が読み出されるように構成されている。
【００６１】
以上のデータベースに登録された情報は、いずれも目標パターンサイズの設定に応じて、その大きさや形状の変形が可能であり、操作者は適切なデータベースを選択することによって、目標パターンサイズを基準としたパターンの変形を行うことが可能となる。また、目標パターンサイズごとに予め形状情報を登録するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１０１ 電子銃陰極
１０２ 第１陽極
１０３ 第２陽極
１０４ 一次電子線
１０５ 集束レンズ
１０６ 対物レンズ
１０７ ウェーハ（試料）
１０８ 二段の偏向コイル
１０９ 偏向制御装置
１１０ 二次電子
１１１ 二次電子検出器
１１２ 増幅器
１１３ ＣＲＴ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の被探索画像に対するパターンマッチングを行うためのテンプレートを、前記試料の設計データに基づいて作成する演算装置を備えたパターンマッチング用画像作成装置において、
前記演算装置は、前記試料の設計データを目標パターンサイズに基づいて、縮小或いは拡大し、当該縮小或いは拡大が行われたパターンの部分形状を、前記目標パターンサイズに応じて変形し、当該変形が施されたパターンを前記テンプレートとして保存することを特徴とするターンマッチング用画像作成装置。
【請求項２】
請求項１において
前記演算装置は、前記設計データのサイズと、前記目標パターンサイズとの差異に応じて、当該設計データを縮小、或いは拡大することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記演算装置は、前記拡大、或いは縮小が行われたパターンに、所定の太さを有するエッジを付加することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記演算装置は、前記テンプレートとなるパターンの部分領域ごとにパターンの変形を実行することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記演算装置は、前記パターンの一次元的な目標パターンサイズに応じて、前記パターンを二次元的に縮小或いは拡大することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記演算装置は、前記パターンのパターンエンドの頂角部を、前記目標パターンサイズの大きさに応じた曲率となるように変形することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記演算装置は、パターンのエッジサイズ情報に基づいて、前記縮小、或いは拡大されたパターンに、エッジを付加することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記演算装置は、前記パターンの高さ情報と、側面角度情報に基づいて、前記パターンのエッジサイズを演算することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項１】
試料の被探索画像に対するパターンマッチングを行うためのテンプレートを、前記試料の設計データに基づいて作成する演算装置を備えたパターンマッチング用画像作成装置において、
前記演算装置は、前記試料の設計データを目標パターンサイズに基づいて、縮小或いは拡大し、当該縮小或いは拡大が行われたパターンの部分形状を、前記目標パターンサイズに応じて変形し、当該変形が施されたパターンを前記テンプレートとして保存することを特徴とするターンマッチング用画像作成装置。
【請求項２】
請求項１において
前記演算装置は、前記設計データのサイズと、前記目標パターンサイズとの差異に応じて、当該設計データを縮小、或いは拡大することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記演算装置は、前記拡大、或いは縮小が行われたパターンに、所定の太さを有するエッジを付加することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記演算装置は、前記テンプレートとなるパターンの部分領域ごとにパターンの変形を実行することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記演算装置は、前記パターンの一次元的な目標パターンサイズに応じて、前記パターンを二次元的に縮小或いは拡大することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記演算装置は、前記パターンのパターンエンドの頂角部を、前記目標パターンサイズの大きさに応じた曲率となるように変形することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記演算装置は、パターンのエッジサイズ情報に基づいて、前記縮小、或いは拡大されたパターンに、エッジを付加することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記演算装置は、前記パターンの高さ情報と、側面角度情報に基づいて、前記パターンのエッジサイズを演算することを特徴とするパターンマッチング用画像作成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１５４２２３（Ｐ２０１１−１５４２２３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６１５９（Ｐ２０１０−１６１５９）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]