JP7072844B2 - ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と基準パターンのスペース幅との関係を示す補正線を生成する方法および装置、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、設計データに基づき製造された、半導体集積回路（ＬＳＩ）や液晶パネルを構成するパターンのエッジ検出に用いられる技術に関し、特にウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と、基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との関係を示す補正線を生成する方法および装置に関する。

ウェハに転写されたパターンと、設計データから作成した基準パターンとを比較しパターンの形状の計測またはパターンの欠陥を検出する方法は特許文献１により提案されている。基準パターンとは線分もしくは曲線で表現されたものであり、検査対象画像(ウェハパターン）と比較されるものである。基準パターンにはウェハパターンに合わせ、あらかじめ一律に拡大・縮小や線幅オフセットが加えられ、ウェハパターンとのマッチングやエッジ検出の際にはコーナーラウンドが付加される。この方法はダイ・ツー・データベース検査と呼ばれており、既に実現されている。ダイ・ツー・データベース検査は、基準パターンのエッジに基づいてウェハパターンのエッジを探索するので、測定されるウェハパターンは、基準パターンと大きく相違しないことが重要である。

しかし、実際には、フォトリソグラフィやドライエッチングなどのプロセスによる影響を受けウェハパターンのエッジが基準パターンのエッジから大きく乖離する場合がある。 ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジが大きく乖離していると、ウェハパターンのエッジを適切に探索できないことがあり、また基準パターンとウェハパターンのパターンマッチングのずれが発生する場合がある。このようなパターンエッジの誤検出や、パターンマッチングずれが発生すると、パターン欠陥を適切に検出できない問題や、疑似欠陥を大量に発生させる問題が起こる。パターン形状計測では、上述した欠陥検査よりも深刻な問題が起こる。すなわち、パターンが解像しているのにもかかわらずパターン形状計測ができなかったり、誤測定値を混入させてしまうことがある。

単純にパターンエッジのサーチ範囲を一律に広げる様な対応では、隣のパターンエッジを誤って検出しやすくなる。乖離幅が大きい部分も含め、すべてのエッジを正確に検出させるアルゴリズムは複雑で計算コストがかかりスループットが問題となる可能性がある、また各々のサンプルに対しアルゴリズムや設定値が最適となっているかを試行する必要があり、検証の手間がかかることが多い。この検証作業を行うエンジニアは、エッジ探索アルゴリズムを熟知している必要があり、一部のトレーニングを受けたエンジニアのみしかできない職人技になりかねない。

特許第３５２４８５３号公報 特許第４７７１７１４号公報

ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量は、製造プロセスや、デザインルールによっても様々な挙動があると予想され、画一的な補正方法を見つける事は難しい。したがって、ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量の傾向を的確に把握する事が重要となる。また、乖離量を測定するためには、ウェハパターンのエッジを正しく検出することが必要だが、乖離量が大きい部分では、基準パターンをそのまま使ったのではエッジが適切に検出できないという問題がある。

そこで、本発明は、ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量の相関関係を正確かつ時間を短縮して求めることができる方法および装置を提供する。

一態様では、ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と、前記基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との関係を示す補正線を生成する方法であって、指定されたエリア内にある基準パターンに隣接するスペースの幅の出現頻度グラフを作成し、前記出現頻度グラフに示される複数のスペース幅に対応するウェハパターンの画像を取得し、前記画像上の前記ウェハパターンのエッジと、対応する基準パターンのエッジとの乖離量を算出し、前記複数のスペース幅と、前記乖離量とから特定される複数のデータポイントを座標系上にプロットし、前記座標系上の前記複数のデータポイントから前記補正線を生成する方法が提供される。

一態様では、前記複数のデータポイントは、複数の仮データポイントであり、前記方法は、新たなデータポイントを前記座標系上にプロットし、前記座標系上の前記複数の仮データポイントおよび前記新たなデータポイントから前記補正線を更新する工程をさらに含む。
一態様では、前記新たなデータポイントを前記座標系上にプロットする工程は、前記出現頻度グラフに示される少なくとも１つの追加のスペース幅に対応する追加のウェハパターンの画像を取得し、前記補正線を用いて、前記追加のウェハパターンに対応する基準パターンのエッジの位置を補正し、前記エッジの位置が補正された前記基準パターンに基づいて、前記画像上の前記追加のウェハパターンのエッジを検出し、前記検出されたエッジと、補正される前の前記基準パターンのエッジとの乖離量を算出し、前記追加のスペース幅と、前記検出されたエッジの乖離量とから特定される新たなデータポイントを前記座標系上にプロットする工程を含む。
一態様では、前記新たなデータポイントを前記座標系上にプロットする工程、および前記補正線を更新する工程を繰り返す。

一態様では、ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と、前記基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との関係を示す補正線を生成する装置であって、指定されたエリア内にある基準パターンに隣接するスペースの幅の出現頻度グラフを作成し、前記出現頻度グラフに示される複数のスペース幅に対応するウェハパターンの画像を取得し、前記画像上の前記ウェハパターンのエッジと、対応する基準パターンのエッジとの乖離量を算出し、前記複数のスペース幅と、前記乖離量とから特定される複数のデータポイントを座標系上にプロットし、前記座標系上の前記複数のデータポイントから補正線を生成するように構成された装置が提供される。

一態様では、前記複数のデータポイントは、複数の仮データポイントであり、前記装置は、新たなデータポイントを前記座標系上にプロットし、前記座標系上の前記複数の仮データポイントおよび前記新たなデータポイントから前記補正線を更新する動作をさらに実行するように構成されている。
一態様では、前記新たなデータポイントを前記座標系上にプロットする動作は、前記出現頻度グラフに示される少なくとも１つの追加のスペース幅に対応する追加のウェハパターンの画像を取得し、前記補正線を用いて、前記追加のウェハパターンに対応する基準パターンのエッジの位置を補正し、前記エッジの位置が補正された前記基準パターンに基づいて、前記画像上の前記追加のウェハパターンのエッジを検出し、前記検出されたエッジと、補正される前の前記基準パターンのエッジとの乖離量を算出し、前記追加のスペース幅と、前記検出されたエッジの乖離量とから特定される新たなデータポイントを前記座標系上にプロットする動作を含む。
一態様では、前記装置は、前記新たなデータポイントを前記座標系上にプロットする動作、および前記補正線を更新する動作を繰り返すように構成されている。

一態様では、指定されたエリア内にある基準パターンに隣接するスペースの幅の出現頻度グラフを作成するステップと、前記出現頻度グラフに示される複数のスペース幅に対応するウェハパターンの画像を取得するステップと、前記画像上の前記ウェハパターンのエッジと、対応する基準パターンのエッジとの乖離量を算出するステップと、前記複数のスペース幅と、前記乖離量とから特定される複数のデータポイントを座標系上にプロットするステップと、前記座標系上の前記複数のデータポイントから、ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と、前記基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との関係を示す補正線を生成するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

本発明によれば、基準パターンのエッジとウェハパターンのエッジとの乖離量と、スペース幅との関係を示す補正線を容易かつ時間を短縮し生成することができる。

走査電子顕微鏡を備えた画像生成システムの一実施形態を示す模式図である。 走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したウェハのラインパターンと、その基準パターンを示す模式図である。 図２のＡ－Ａ線断面図である。 図３のウェハパターンのＳＥＭ像における輝度を示す図である。 ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と、基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との関係の一例を示すグラフである。 乖離量とスペース幅との関係を示す補正線を生成する方法の一実施形態を示すフローチャートの前半である。 乖離量とスペース幅との関係を示す補正線を生成する方法の一実施形態を示すフローチャートの後半である。 スペース幅の出現頻度グラフの一例を示す図である。 基準パターンのエッジがＧＵＩ上で移動される工程を示す模式図である。 座標系上にプロットされた仮データポイントを示すグラフである。 補正線を示すグラフである。 エッジが補正された基準パターンを示す図である。 座標系上にプロットされた仮データポイントおよび新たなデータポイントを示すグラフである。 更新された補正線を示す模式図である。 出現頻度グラフの他の実施形態を示すグラフである。 コンピュータの構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、走査電子顕微鏡を備えた画像生成システムの一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、画像生成システムは、走査電子顕微鏡１００と、走査電子顕微鏡の動作を制御するコンピュータ１５０とを備えている。走査電子顕微鏡１００は、一次電子（荷電粒子）からなる電子ビームを発する電子銃１１１と、電子銃１１１から放出された電子ビームを集束する集束レンズ１１２、電子ビームをＸ方向に偏向するＸ偏向器１１３、電子ビームをＹ方向に偏向するＹ偏向器１１４、電子ビームを試料であるウェハ１２４にフォーカスさせる対物レンズ１１５を有する。

集束レンズ１１２および対物レンズ１１５はレンズ制御装置１１６に接続され、集束レンズ１１２および対物レンズ１１５の動作はレンズ制御装置１１６によって制御される。このレンズ制御装置１１６はコンピュータ１５０に接続されている。Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４は、偏向制御装置１１７に接続されており、Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４の偏向動作は偏向制御装置１１７によって制御される。この偏向制御装置１１７も同様にコンピュータ１５０に接続されている。二次電子検出器１３０と反射電子検出器１３１は画像取得装置１１８に接続されている。画像取得装置１１８は二次電子検出器１３０と反射電子検出器１３１の出力信号を画像に変換するように構成される。この画像取得装置１１８も同様にコンピュータ１５０に接続されている。

試料チャンバー１２０内に配置されるＸＹステージ１２１は、ステージ制御装置１２２に接続されており、ＸＹステージ１２１の位置はステージ制御装置１２２によって制御される。このステージ制御装置１２２はコンピュータ１５０に接続されている。ウェハ１２４を、試料チャンバー１２０内のＸＹステージ１２１に載置するためのウェハ搬送装置１４０も同様にコンピュータ１５０に接続されている。コンピュータ１５０は設計データベース１６１が格納された記憶装置１６２、およびキーボード、マウス等の入力装置１６３、画像やグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）を表示する画面を備えた表示装置１６４を備えている。

電子銃１１１から放出された電子ビームは集束レンズ１１２で集束された後に、Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４で偏向されつつ対物レンズ１１５により集束されてウェハ１２４の表面に照射される。ウェハ１２４に電子ビームの一次電子が照射されると、ウェハ１２４からは二次電子および反射電子が放出される。二次電子は二次電子検出器１３０により検出され、反射電子は反射電子検出器１３１により検出される。検出された二次電子の信号、および反射電子の信号は、画像取得装置１１８に入力され画像データに変換される。画像データはコンピュータ１５０に送信され、ウェハ１２４の画像はコンピュータ１５０の表示装置１６４上に表示される。

ウェハ１２４の設計データ（パターンの寸法などの設計情報などを含む）は、記憶装置１６２に予め記憶されている。記憶装置１６２には、設計データベース１６１が構築されている。ウェハ１２４の設計データは、設計データベース１６１内に予め格納される。コンピュータ１５０は、記憶装置１６２に格納されている設計データベース１６１からウェハ１２４の設計データを読み出すことが可能である。

ウェハ１２４のパターンは、設計データベース１６１に格納されている設計データに基づいて作成される。ウェハ１２４の画像からウェハ１２４のパターンのエッジを検出するとき、設計データから作成された基準パターンが使用される。基準パターンは、ウェハパターンに合わせ、あらかじめ設計データに一律に拡大・縮小や線幅オフセットを加え、さらにコーナーラウンド処理を施して作成されたものである。したがって、理想的には、ウェハ１２４のパターンは、基準パターンに一致する。しかしながら、上述したように、フォトリソグラフィやドライエッチングなどのプロセスによる影響を受け、ウェハ１２４のパターンのエッジが基準パターンのエッジから大きく乖離する場合がある。

図２は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したウェハのラインパターンと、その基準パターンを示す模式図である。図２において、符号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５は、ウェハに形成された実際のラインパターンを表し、符号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、ラインパターンＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５にそれぞれ対応する基準パターンを表し、符号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７は、スペースを表している。

図２に示す例では、上下に並ぶ２つの基準パターンＲ１，Ｒ２の右側には広いスペースＳ１，Ｓ２が隣接しており、これらの隣接する広いスペースＳ１，Ｓ２に起因してラインパターンＬ１，Ｌ２のエッジが右側に膨らんでいる。同様に、基準パターンＲ３の中央部の右側にも広いスペースＳ３が隣接しており、この隣接する広いスペースＳ３に起因してラインパターンＬ３のエッジの中央部が右側に膨らんでいる。このような現象は反応性イオンエッチングでのマイクロローディング効果といわれる。

図３は図２のＡ－Ａ線断面図である。ラインパターンＬ２の右側の側壁は、そのボトムに向かって外側に傾斜している。図４は図３のウェハパターンのＳＥＭ像における輝度を示す図である。ＳＥＭ像を撮影するとき、ラインパターンＬ２の傾斜した側壁では２次電子の放出量が多いことから、この傾斜した側壁の輝度は高くなる。一般に、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を利用した線幅測定や形状観察では、輝度の高い部分をパターン、輝度の低い部分をスペース（パターンのない部分）と判断される。このため、ラインパターンＬ２は、その全体の幅がボトム幅と同じ程度のラインパターンと認識される。このような問題は、ラインパターンのみならず、ホールパターンやアイランドパターンにも同様に起こりうる。

図５は、ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と、基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との関係の一例を示すグラフである。以下、基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅を、単にスペース幅ということがある。スペース幅の例としては、図２に示すスペースＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７の幅が挙げられる。図５の縦軸は、メタル配線のウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量を表している。図５から分かるように、ウェハパターンのエッジの乖離量と、対応する基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との間には相関関係がある。図５に示す例では、相関関係は曲線で表される。すなわち、スペース幅が２００ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲内では、乖離量はスペース幅に従って増加し、スペース幅が１０００ｎｍを超えると、乖離量はほとんど変化しない。多くの場合、実際の相関関係は、直線ではなく、曲線で表されると予想される。

本実施形態では、コンピュータ１５０は、乖離量とスペース幅との相関関係を示す補正線を求め、この補正線を記憶装置１６２に記憶し、補正線を用いて基準パターンのエッジの位置を補正し、エッジの位置が補正された基準パターンを用いてウェハのパターンのエッジを検出するように構成される。以下、乖離量とスペース幅との関係を示す補正線を生成し、補正線を用いて基準パターンのエッジ位置を補正する方法の一実施形態について説明する。

図６および図７は、乖離量とスペース幅との関係を示す補正線を生成し、補正線を用いて基準パターンのエッジ位置を補正する方法の一実施形態を示すフローチャートである。ステップ１では、コンピュータ１５０は、ベースレシピの読み込みを行う。ベースレシピとは、通常のダイ・ツー・データベース方法を用いたパターン欠陥検査やパターン計測を実施するためのパラメータ設定を記録しているファイルであり、ユーザーが検査、計測を行うエリアの情報が含まれる。

ステップ２では、補正線の生成に使用されるスペース幅を算出するテストエリアが指定される。このテストエリアは、ベースレシピで指定される検査、計測を行うエリアの全てのパターン種類が含まれるように設定される。繰り返しパターンなどパターン種類に影響を与えない部分は除外される。テストエリアを最小限にすることにより、後述するスペース幅の出現頻度グラフを作成する時間を短縮できる。

ステップ３では、補正線の生成に使用されるパターンの幅の範囲が指定される。指定された範囲外の幅を持つパターンは、補正線の生成には使用されない。通常、デザインルールに近い細いパターンおよびスペースには、短絡や、断線などの欠陥や寸法異常が生じやすく、パターン欠陥検査、パターン計測の対象となる。一方で、幅の大きなパターンは、半導体の性能に影響するような短絡や、断線などの欠陥や寸法異常は発生することが少なく、通常は検査、計測の対象とされない。このような幅を持つパターンを除外することによって、後述するスペース幅の出現頻度グラフを作成する時間を短縮することができる。

ステップ４では、補正線の生成に使用されるスペース幅の上限値が指定される。図５に示すように、スペース幅がある程度大きくなると、乖離量はほとんど変化しない。したがって、乖離量が変化しないと予想されるスペース幅の２～３倍の値が、スペース幅の上限値に指定される。ただし、乖離量が変化しなくなるスペース幅は、乖離量を算出しなければ判らないので、スペース幅の上限値は余裕を持って指定される。

ステップ５では、補正線の生成に使用されるパターンの長さの下限値が指定される。通常、隣接するスペースの幅の影響は５０ｎｍから２００ｎｍ程度の長さでカーブを描き変化する。短いパターンは、その変化の途中である場合が考えられるので、そのような短いパターンは除外される。

ステップ６では、コンピュータ１５０は、ウェハパターンの作成に使用された設計データを設計データベース１６１から読み込み、そして、設計データを用いて、ステップ２からステップ５で指定された条件を満たす全ての基準パターンのエッジに隣接する複数のスペースの幅を算出する。スペース幅の算出に使用される基準パターンは、上記ステップ２で指定されたテストエリア内にある基準パターンである。コンピュータ１５０は、算出した複数のスペース幅のデータを記憶装置１６２に記憶する。ステップ６のスペース幅の算出では、コーナーラウンド処理前の基準パターンの直線エッジを使用してもよいし、またはコーナーラウンド処理後の基準パターンの直線エッジを使用してもよい。

ステップ７では、コンピュータ１５０は、ステップ６で算出した複数のスペース幅のデータを使い、スペース幅の出現頻度グラフを作成する。図８は、スペース幅の出現頻度グラフの一例を示す。図８の縦軸はスペース幅の出現頻度を表し、横軸はスペース幅を表している。

コンピュータ１５０は、出現頻度グラフに基づいて複数の仮データポイントを設定する。具体的な動作は次の通りである。ステップ８では、図８の出現頻度グラフに基づいて、少なくとも２つのスペース幅が選択される。選択されるスペース幅は、出現頻度グラフに示される複数のスペース幅のうちのいずれかであって、出現頻度がある程度大きいものである。例えば、出現頻度がしきい値よりも大きいスペース幅が選択される。このステップ８で選択されるスペース幅には、スペース幅の仮の最小値、およびスペース幅の仮の最大値が少なくとも含まれる。仮の最小値および仮の最大値以外に、仮の最小値と仮の最大値との間の中間値を含む１つ以上のスペース幅がさらに選択されることが好ましい。仮の最大値を指定する目的は、乖離量が変化しなくなるポイントを特定することである。後に述べるステップで作成した補正線が直線的である場合には、仮の最大値よりも大きなスペース幅が追加される。ただし、あらかじめ補正線が直線的で良いことが分かっている場合は、選択されるスペース幅は、仮の最小値および仮の最大値のみであってもよい。

ステップ９では、コンピュータ１５０は、ステップ８で選択された複数のスペース幅にそれぞれ対応する複数のウェハパターンをテストエリア内から選択し、コンピュータ１５０は走査電子顕微鏡１００に指令を発して、選択されたウェハパターンの画像を走査電子顕微鏡１００に生成させる。生成される画像の数は、選択されたスペース幅の数と同じである。例えば、３つのスペース幅が上記ステップ８で選択された場合は、それぞれのスペース幅に対応する任意の３つのウェハパターンがテストエリア内から選択され、これら３つのウェハパターンの３つの画像が走査電子顕微鏡１００によって生成される。コンピュータ１５０は、ウェハパターンの画像を走査電子顕微鏡１００から取得する。

ステップ１０では、コンピュータ１５０は、ステップ９で取得された画像上のウェハパターンのエッジを、対応する基準パターンに基づいて検出する。このエッジ検出は、基準パターンの各エッジに対応する、ウェハパターンのエッジを探索する工程である。
ステップ１１では、コンピュータ１５０は、ウェハパターンのエッジの検出結果を表示装置１６４の画面上に表示する。

上記ステップ１０において、ベースレシピに従った通常のエッジ検出では、選択されたスペース幅に対応するエッジの検出に失敗する場合がある。このような場合は、コンピュータ１５０は、基準パターンのエッジを少しずつ移動させながら、ウェハパターンのエッジを探索してもよい。あるいは、より短い時間でエッジ検出を達成するために、ユーザーがコンピュータ１５０のグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）を操作して、画面上において、基準パターンのエッジをウェハパターンのエッジに一致するまで移動させてもよい。例えば、ユーザーは、コンピュータ１５０のマウスを操作して基準パターンのエッジをドラッグし、ウェハパターンのエッジに一致させてもよい。この場合の基準パターンのエッジの移動距離は、ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量に相当するので、コンピュータ１５０は基準パターンのエッジの移動距離から乖離量を算出することができる。

図９は、基準パターンのエッジがコンピュータ１５０上で移動される工程を示す模式図である。図９において、符号Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４は、ウェハパターンを表し、符号Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４は、ウェハパターンＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４にそれぞれ対応する基準パターンを表し、符号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７は、スペースを表している。図９に示す例では、スペースＳ１３に対応する基準パターンＲ１３のエッジが移動されている。

ステップ１２では、コンピュータ１５０は、ウェハパターンのエッジの位置と、対応する基準パターンのエッジの位置に基づいて、上記ステップ８で選択されたスペース幅での乖離量を算出し、算出された乖離量と、上記選択されたスペース幅とによって特定される複数の仮データポイントを座標系上にプロットする。乖離量は、ウェハパターンのエッジの位置と、対応する基準パターンのエッジの位置との距離に相当する。

図１０は、座標系上にプロットされた仮データポイントを示すグラフである。図１０の縦軸は乖離量を表し、横軸はスペース幅を表している。座標系は、乖離量を表す縦軸と、スペース幅を表す横軸を有する。一実施形態では、座標系は、スペース幅を表す縦軸と、乖離量を表す横軸を有してもよい。図１０の黒丸で示される各仮データポイントは、乖離量の数値とスペース幅の数値によって特定される。図１０に示す例では、５つのスペース幅が選択され、対応する５つの仮データポイントが座標系上にプロットされる。

ステップ１３では、コンピュータ１５０は、座標系上の複数の仮データポイントから補正線を生成する。より具体的には、コンピュータ１５０は、座標系上の複数の仮データポイントに回帰分析を実行して補正線を生成する。図１１は、補正線を示すグラフである。この補正線は、複数の仮データポイントの近似線である。補正線は、直線または曲線である。生成される補正線の種類は、ウェハパターンの種類に基づいて適宜選択される。例えば、補正線は、一次関数で表される直線であってもよいし、あるいは二次関数または三次関数で表される曲線であってもよい。

ステップ１４では、コンピュータ１５０は、補正線の更新を実行する指令を受けたか否かを判断する。指令は、ユーザーによってコンピュータ１５０に入力される。指令を受けた場合、コンピュータ１５０は、出現頻度グラフに基づいて複数の新たなデータポイントを設定する。具体的な動作は次の通りである。

ステップ１５では、追加の複数のスペース幅が図８の出現頻度グラフに基づいて選択される。選択される追加のスペース幅は、出現頻度グラフに示される複数のスペース幅のうちのいずれかであって、出現頻度がある程度大きいものである。例えば、出現頻度がしきい値よりも大きいスペース幅が選択される。追加のスペース幅の一部または全部は、上述したステップ８で選択されたスペース幅と同じでもよいし、または異なってもよい。例えば、上記ステップ１３で生成された補正線が直線に近い場合は、乖離量が変化しなくなるデータポイントが存在すると予想される。また、データポイントを多くすることにより、より正確な補正線を算出する効果や、データのばらつきまたは相関の強さなどを判断できると期待できる。このような場合は、上記ステップ８で選択されたスペース幅の仮の最大値よりも大きなスペース幅が選択されてもよい。一実施形態では、ステップ１５で選択される追加のスペース幅は１つでもよい。

ステップ１６では、コンピュータ１５０は、ステップ１５で選択された追加の複数のスペース幅にそれぞれ対応する複数のウェハパターンをテストエリア内から選択し、コンピュータ１５０は走査電子顕微鏡１００に指令を発して、選択されたウェハパターンの画像を走査電子顕微鏡１００に生成させる。生成される画像の数は、追加のスペース幅の数と同じである。例えば、５つのスペース幅が上記ステップ１５で選択された場合は、それぞれのスペース幅に対応する任意の５つのウェハパターンがテストエリア内から選択され、これら５つのウェハパターンの５つの画像が走査電子顕微鏡１００によって生成される。コンピュータ１５０は、ウェハパターンの画像を走査電子顕微鏡１００から取得する。

ステップ１７では、コンピュータ１５０は、上記ステップ１６で取得された画像上のウェハパターンに対応する複数の基準パターンのエッジの位置を、上記補正線を用いて補正する。より具体的には、各基準パターンのすべてのエッジの位置が、補正線に示されるスペース幅と、対応する乖離量とに従って補正される。エッジの位置の補正量は、補正線から定まる乖離量に相当する。コンピュータ１５０は、補正線から決定される乖離量に相当する距離だけ、基準パターンのエッジを移動させることで、各基準パターンのすべてのエッジの位置を補正する。

図１２は、エッジが補正された基準パターンを示す図である。図１２において、符号Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５は、ウェハパターンを表し、符号Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５は、ウェハパターンＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５にそれぞれ対応する基準パターンを表している。図１２に示す例では、白い矢印で示すように、基準パターンＲ２１，Ｒ２２，Ｒ２４，Ｒ２５のエッジが補正されている。

ステップ１８では、コンピュータ１５０は、上記ステップ１６で取得された複数の画像上の複数のウェハパターンのエッジを、対応する複数の基準パターンに基づいて検出する。このステップ１８でのエッジ検出は、ステップ１７でエッジの位置が補正された基準パターンを用いるので、ウェハパターンのエッジ検出および基準パターンとウェハパターンのパターンマッチングをより正確にできると期待される。
ステップ１９では、コンピュータ１５０は、ウェハパターンのエッジの検出結果を表示装置１６４の画面上に表示する。

上記ステップ１８において、追加のスペース幅に対応するエッジの検出に失敗した場合は、コンピュータ１５０は、基準パターンのエッジを少しずつ移動させながら、ウェハパターンのエッジを探索してもよい。あるいは、より短い時間でエッジ検出を達成するために、ユーザーがコンピュータ１５０のグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）を操作して、画面上において、基準パターンのエッジをウェハパターンのエッジに一致するまで移動させてもよい。例えば、ユーザーは、コンピュータ１５０のマウスを操作して基準パターンのエッジをドラッグし、ウェハパターンのエッジに一致させてもよい。

ステップ２０では、コンピュータ１５０は、ウェハパターンのエッジの位置と、補正線で補正される前の基準パターンのエッジの位置（初期位置）との差に基づいて、上記複数の追加のスペース幅における複数の乖離量を算出する。
ステップ２１では、コンピュータ１５０は、上記ステップ２０で算出された複数の乖離量と、複数の追加のスペース幅とによって特定される複数の新たなデータポイントを上記座標系上にプロットする。図１３は、座標系上にプロットされた仮データポイントおよび新たなデータポイントを示すグラフである。
ステップ２２では、コンピュータ１５０は、回帰分析を座標系上の仮データポイントおよび新たなデータポイントに実行することで補正線を更新する。図１４は、更新された補正線を示す模式図である。

ステップ２３では、コンピュータ１５０は、補正線の更新をさらに実行する指令を受けたか否かを判断する。指令は、ユーザーによってコンピュータ１５０に入力される。指令を受けた場合には、コンピュータ１５０は、上記ステップ１５の追加のスペース幅の選択から、上記ステップ２２の補正線の更新までの工程を繰り返す。ステップ２４では、上記ステップ１４および上記ステップ２２での指令がない場合に、コンピュータ１５０は、上記ステップ２２で得られた補正線を記憶装置１６２に記憶する。ステップ２５では、コンピュータ１５０は、補正線を用いて、ベースレシピで指定された領域内にある基準パターンのエッジの位置を補正する。エッジの位置の補正は、図１２に示す方法と同じようにして行われる。ステップ２６では、ベースレシピに従って、パターンの欠陥検査、またはパターン計測が実行される。

上記の様に基準パターンのエッジ位置がウェハパターンのエッジ位置により近く補正されることにより、スループットを低下させるエッジ検出アルゴリズムの変更やパラメータなどを変更することなく、パターンの欠陥検査、またはパターン計測の実行時にウェハパターンのエッジ検出、および基準パターンとウェハパターンのパターンマッチングをより正確にできると期待される。

図１５は、出現頻度グラフの他の実施形態を示すグラフである。図１５の出現頻度グラフは、スペース幅および基準パターンの幅の出現頻度グラフである。スペース幅の出現頻度は、基準パターンの幅に従って複数のグループに分類される。本実施形態では、上述した補正線は、基準パターンの幅に従って分類された複数のグループのそれぞれについて生成される。すなわち、本実施形態では、複数の補正線が、基準パターンの幅に従って分類された複数のグループについて生成される。

ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量は、上述したスペース幅のみならず、対応する基準パターン自体の幅にも依存して変わることがある。本実施形態によれば、基準パターンの幅を反映した補正線が生成される。したがって、幅の異なる基準パターンのエッジを、対応する補正線に基づいて精度よく補正することができる。結果として、ウェハパターンのエッジ検出、および基準パターンとウェハパターンのパターンマッチングの精度が向上できる。

上述した補正線を生成する方法は、ラインパターンのみならず、ホールパターンやアイランドパターンにも同様に適用することができる。
本明細書において、ウェハパターンの画像には、上述した実施形態における走査電子顕微鏡１００が生成した画像のみならず、シミュレーションによって作成されたウェハパターンの仮想的な画像も含まれる。したがって、一実施形態では、上述した補正線の生成において、走査電子顕微鏡１００が生成したウェハパターンの画像に代えて、シミュレーションによって作成されたウェハパターンの画像を使用してもよい。例えば、外部コンピュータ（シミュレータとも言う）がリソグラフィーシミュレーションまたはプロセスシミュレーションを実行して作成したウェハパターンの画像（仮想的な画像）をコンピュータ１５０が取得し、コンピュータ１５０はこのウェハパターンの画像を上記補正線の生成に使用してもよい。

図１６は、コンピュータ１５０の構成を示す模式図である。コンピュータ１５０は、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータから構成される。コンピュータ１５０は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置１６２と、記憶装置１６２に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）などの演算装置１６５と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置１６２に入力するための入力装置１６３と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置１７０と、ネットワークに接続するための通信装置１８０を備えている。

記憶装置１６２は、演算装置１６５がアクセス可能な主記憶装置１６６と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置１６７を備えている。主記憶装置１６６は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置１６７は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。

入力装置１６３は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み込むための記録媒体読み込み装置１７２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート１７４を備えている。記録媒体は、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、光ディスク（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ）や、半導体メモリー（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリーカード）である。記録媒体読み込み装置１７２の例としては、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなどの光学ドライブや、カードリーダーが挙げられる。記録媒体ポート１７４の例としては、ＵＳＢ端子が挙げられる。記録媒体に記憶されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置１６３を介してコンピュータ１５０に導入され、記憶装置１６２の補助記憶装置１６７に格納される。出力装置１７０は、表示装置１６４を備えている。

コンピュータ１５０は、記憶装置１６２に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。図６および図７のフローチャートに示す動作をコンピュータ１５０に実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介してコンピュータ１５０に提供される。または、プログラムは、通信ネットワークを介してコンピュータ１５０に提供されてもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１００ 走査電子顕微鏡
１１１ 電子銃
１１２ 集束レンズ
１１３ Ｘ偏向器
１１４ Ｙ偏向器
１１５ 対物レンズ
１１６ レンズ制御装置
１１７ 偏向制御装置
１１８ 画像取得装置
１２０ 試料チャンバー
１２１ ＸＹステージ
１２２ ステージ制御装置
１２４ ウェハ
１３０ 二次電子検出器
１３１ 反射電子検出器
１４０ ウェハ搬送装置
１５０ コンピュータ
１６１ 設計データベース
１６２ 記憶装置
１６３ 入力装置
１６４ 表示装置

Claims (6)

1. ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と、前記基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との関係を示す補正線を生成する方法であって、
   指定されたエリア内にある基準パターンに隣接するスペースの幅の出現頻度グラフを作成し、
   前記出現頻度グラフに示される複数のスペース幅に対応するウェハパターンの画像を取得し、
   前記画像上の前記ウェハパターンのエッジと、対応する基準パターンのエッジとの乖離量を算出し、
   前記複数のスペース幅と、前記乖離量とから特定される複数のデータポイントを座標系上にプロットし、
   前記座標系上の前記複数のデータポイントから前記補正線を生成する方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記複数のデータポイントは、複数の仮データポイントであり、
   前記方法は、
   新たなデータポイントを前記座標系上にプロットし、
   前記座標系上の前記複数の仮データポイントおよび前記新たなデータポイントから前記補正線を更新する工程をさらに含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   前記新たなデータポイントを前記座標系上にプロットする工程は、
   前記出現頻度グラフに示される少なくとも１つの追加のスペース幅に対応する追加のウェハパターンの画像を取得し、
   前記補正線を用いて、前記追加のウェハパターンに対応する基準パターンのエッジの位置を補正し、
   前記エッジの位置が補正された前記基準パターンに基づいて、前記画像上の前記追加のウェハパターンのエッジを検出し、
   前記検出されたエッジと、補正される前の前記基準パターンのエッジとの乖離量を算出し、
   前記追加のスペース幅と、前記検出されたエッジの乖離量とから特定される新たなデータポイントを前記座標系上にプロットする工程を含む、方法。
4. 請求項２または３に記載の方法であって、
   前記新たなデータポイントを前記座標系上にプロットする工程、および前記補正線を更新する工程を繰り返す、方法。
5. ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と、前記基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との関係を示す補正線を生成する装置であって、
   指定されたエリア内にある基準パターンに隣接するスペースの幅の出現頻度グラフを作成し、
   前記出現頻度グラフに示される複数のスペース幅に対応するウェハパターンの画像を取得し、
   前記画像上の前記ウェハパターンのエッジと、対応する基準パターンのエッジとの乖離量を算出し、
   前記複数のスペース幅と、前記乖離量とから特定される複数のデータポイントを座標系上にプロットし、
   前記座標系上の前記複数のデータポイントから補正線を生成するように構成された装置。
6. 指定されたエリア内にある基準パターンに隣接するスペースの幅の出現頻度グラフを作成するステップと、
   前記出現頻度グラフに示される複数のスペース幅に対応するウェハパターンの画像を取得するステップと、
   前記画像上の前記ウェハパターンのエッジと、対応する基準パターンのエッジとの乖離量を算出するステップと、
   前記複数のスペース幅と、前記乖離量とから特定される複数のデータポイントを座標系上にプロットするステップと、
   前記座標系上の前記複数のデータポイントから、ウェハパターンのエッジと基準パターンのエッジとの乖離量と、前記基準パターンのエッジに隣接するスペースの幅との関係を示す補正線を生成するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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