(57)【要約】【課題】検査対象パターンと基準パターンとが著しく異なる場合であっても、適切なマッチングを行う。【解決手段】プロセスパラメータの変動に応じてその形状が基準パターンから変化した変化パターン群を作成し、該変化パターン群における形状の変化量を算出し、算出された形状の変化量を基準パターンのエッジ点の情報に付加する。【選択図】図２
2010032312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象パターンの評価基準となる第１の基準パターンの入力を受け、前記第１の基準パターンを製造した場合にプロセスパラメータの変動に応じてその形状が前記第１の基準パターンの形状から変化した、複数のパターンである変化パターン群を作成する変化パターン群作成手段と、
前記変化パターン群における形状の変化量を算定する基準となる第２の基準パターンの入力を受け、前記第２の基準パターンと前記変化パターン群の各エッジ点を検出してその座標情報を出力する検出手段と、
前記第２の基準パターンのエッジ点と前記変化パターン群のエッジ点との間で相互に対応付けを行うエッジ点対応付け手段と、
前記対応付けられたエッジ点の座標情報から前記変化パターン群における形状の変化量を算出する形状変化量算出手段と、
算出された形状の変化量を前記第２の基準パターンのエッジ点の情報に付加する形状変化量付加手段と、
前記形状の変化量が付加された第２の基準パターンを用いて前記第２の基準パターンと検査対象パターンとのマッチングを行うパターンマッチング手段と、
を備えるパターン評価装置。
【請求項２】
前記形状の変化量が付加された第２の基準パターンを用いて前記第２の基準パターンと前記検査対象パターンとの差異を定量化する差異定量化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のパターン評価装置。
【請求項３】
前記パターンマッチング手段は、前記第２の基準パターンに付加された前記形状の変化量に応じた重み付けを決定し、決定した重み付けに従って前記第２の基準パターンと検査対象パターンとのマッチングを行うことを特徴とする請求項１または２に記載のパターン評価装置。
【請求項４】
検査対象パターンの評価基準となる基準パターンを作成して第１の基準パターンとして規定する手順と、
前記第１の基準パターンを製造した場合にプロセスパラメータの変動に応じてその形状が前記第１の基準パターンの形状から変化した、複数のパターンである変化パターン群を作成する手順と、
前記変化パターン群における形状の変化量を算定する基準となるパターンを第２の基準パターンとして規定する手順と、
前記第２の基準パターンと前記変化パターン群とのそれぞれのエッジ点の座標を求める手順と、
前記第２の基準パターンのエッジ点と前記変化パターン群のエッジ点との間で相互に対応付けを行う手順と、
前記対応づけられたエッジ点の座標から前記変化パターン群における形状の変化量を算出する手順と、
算出された形状の変化量を前記第２の基準パターンのエッジ点の情報に付加する手順と、
前記形状の変化量が付加された第２の基準パターンと検査対象パターンとのマッチングを行う手順と、
を備えるパターン評価方法。
【請求項５】
請求項４に記載のパターン評価方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン評価装置、パターン評価方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
検査対象であるパターン（以下、「検査対象パターン」という。）と設計パターンまたは基準となるパターン（以下、「基準パターン」という。）との差異を定量化し、その値を指標とする評価方法が様々な工業分野で採用されている。例えば、半導体のデバイスパターンの評価方法として、検査対象パターンのエッジデータと基準パターンの距離変換データとを演算することにより、検査対象パターンと基準パターンとのマッチングを行い、検査対象パターンの基準パターンからの乖離を算出する方法がある（例えば特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、検査対象パターンと基準パターンとが著しく異なる場合は、上記特許文献１に開示の方法によっても検査対象パターンと基準パターンとを適切にマッチングすることは不可能である。さらに、適切なマッチングが行われない場合には、検査対象パターンの基準パターンからの乖離の程度も精度よく算出することはできなかった。
【特許文献１】特開２００６−２７５９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、検査対象パターンと基準パターンとが著しく異なる場合であっても、適切なマッチングを行うことができるパターン評価装置、パターン評価方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、
検査対象パターンの評価基準となる第１の基準パターンの入力を受け、前記第１の基準パターンを製造した場合にプロセスパラメータの変動に応じてその形状が前記第１の基準パターンの形状から変化した、複数のパターンである変化パターン群を作成する変化パターン群作成手段と、
前記変化パターン群における形状の変化量を算定する基準となる第２の基準パターンの入力を受け、前記第２の基準パターンと前記変化パターン群の各エッジ点を検出してその座標情報を出力する検出手段と、
前記第２の基準パターンのエッジ点と前記変化パターン群のエッジ点との間で相互に対応付けを行うエッジ点対応付け手段と、
前記対応付けられたエッジ点の座標情報から前記変化パターン群における形状の変化量を算出する形状変化量算出手段と、
算出された形状の変化量を前記第２の基準パターンのエッジ点の情報に付加する形状変化量付加手段と、
前記形状の変化量が付加された第２の基準パターンを用いて前記第２の基準パターンと検査対象パターンとのマッチングを行うパターンマッチング手段と、
を備えるパターン評価装置が提供される。
【０００６】
また、本発明の第２の態様によれば、
検査対象パターンの評価基準となる基準パターンを作成して第１の基準パターンとして規定する手順と、
前記第１の基準パターンを製造した場合にプロセスパラメータの変動に応じてその形状が前記第１の基準パターンの形状から変化した、複数のパターンである変化パターン群を作成する手順と、
前記変化パターン群における形状の変化量を算定する基準となるパターンを第２の基準パターンとして規定する手順と、
前記第２の基準パターンと前記変化パターン群とのそれぞれのエッジ点の座標を求める手順と、
前記第２の基準パターンのエッジ点と前記変化パターン群のエッジ点との間で相互に対応付けを行う手順と、
前記対応づけられたエッジ点の座標から前記変化パターン群における形状の変化量を算出する手順と、
算出された形状の変化量を前記第２の基準パターンのエッジ点の情報に付加する手順と、
前記形状の変化量が付加された第２の基準パターンと検査対象パターンとのマッチングを行う手順と、
を備えるパターン評価方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検査対象パターンと基準パターンとが著しく異なる場合であっても、適切なマッチングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。図面において、同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は省略する。
【０００９】
（１）パターン評価装置
図１は、本発明に係るパターン評価装置の実施の一形態を示すブロック図である。同図に示すパターン評価装置１は、変化パターン群作成部１０と、エッジ点検出部１２と、エッジマッチング部１４と、エッジ点対応付け部１６と、形状変化量算出部１８と、形状変化量付加部２０と、パターンマッチング部２２と、パターン評価部２４と、制御部３０とを備える。  
制御部３０は、装置の他の構成要素に接続されて装置全体を制御する。制御部３０はまた、装置に内蔵された、または外付けの記憶装置ＭＲ１，ＭＲ２に接続され、データの読み出し、書き込みを行う。記憶装置ＭＲ１には、後述する本発明に係るパターン評価方法の具体的手順が記述されたレシピファイルが格納されており、制御部３０は、このレシピファイルを記憶装置ＭＲ１から読み出してパターン評価を実行する。  
図１に示すパターン評価装置１の動作について本発明に係るパターン評価方法の実施の形態として説明する。
（２）パターン評価方法の第１の実施の形態
図２は、本実施形態のパターン評価方法の概略手順を説明するフローチャートである。
まず、変化パターン群作成部１０は、検査対象パターンの評価基準となるパターン（以下、「第１の基準パターン」という。）の入力を受け（ステップＳ１）、変化パターン群を作成し、その画像データを出力する（ステップＳ２）。変化パターン群の作成は、シミュレーションによるものでもよいし、実際にプロセスパラメータを変化させて作成したパターンをＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等で画像取得したものを利用したものでもよい。変化パターン群の画像データは、制御部３０を介して記憶装置ＭＲ２に格納される。  
ここで、変化パターン群とは、第１の基準パターンを実際に製造した場合に製造装置のプロセスパラメータの変動に応じてその形状が変化した複数のパターンの集合体をいう。例えば露光装置のプロセスパラメータを変化させて第１の基準パターンを露光した場合に、得られるパターンはプロセスパラメータの変化量に応じて第１の基準パターンとは異なる形状を有することになる。変化パターン群の一例を図３に示す。図３には、露光装置のドーズ(Dose)量を６段階で変化させることにより、各変化量に応じて形状が変化したパターンの画像Ｉｍ１〜Ｉｍ６が示されている。プロセスパラメータには、ドーズ量の他、例えば、露光波長、露光装置のレンズの開口数（ＮＡ）、露光装置の照明形状（σ、ε）、マスクの位相・透過率、および現像・レジストプロセス等のパラメータなどが含まれる。
次に、変化パターン群において形状の変化量を算定する基準となるパターン（以下、「第２の基準パターン」という。）をオペレータが変化パターン群の中から選択し（ステップＳ３）、図示しない入力部から制御部３０に指示して記憶装置ＭＲ２に格納させる。図３に示す例では、画像Ｉｍ４のパターンが第２の基準パターンとして選択される。なお、本実施形態では、第２の基準パターンとして変化パターン群に属するパターンを選択したが、これに限るものではなく、例えば検査対象パターンの設計データを採用することもでき、また、シミュレーションを実行することにより予想されるパターンでもよい。この場合、図１の変化パターン群作成部１０にシミュレータの機能を持たせるとよい。また、第２の基準パターンとしては、第１の基準パターンと同一のものを選択してもよいし、変化パターン群のうちの最も平均的なパターンを選択してもよいし、最も良品に近いパターンを選択してもよい。  
続いて、エッジ点検出部１２は、第２の基準パターンの画像と変化パターン群の画像のそれぞれに対してパターンエッジを検出し、検出したエッジ点の座標情報を求め（ステップＳ４）、制御部３０を介して記憶装置ＭＲ２に格納する。  
次に、エッジマッチング部１４は、第２の基準パターンと変化パターン群との間で位置ずれが生じているかどうか判定し（ステップＳ５）、位置ずれが生じている場合は、検出したエッジ点の座標が最も近づくように変化パターン群内の各変化パターンと第２の基準パターンとの間でマッチングを行う（ステップＳ６）。マッチングに際しては、画像処理で一般的に使用される手法のいずれを用いてもよい。この手順によるマッチングの一例を図４に示す。同図中、実線が第２の基準パターンを表す。また、図３中の点線、一点鎖線および二点鎖線は、それぞれ図３の画像Ｉｍ５、Ｉｍ３およびＩｍ２のパターンを表す。マッチング後のエッジ点の座標情報は、制御部３０を介して記憶装置ＭＲ２に格納される。
次いで、エッジ点対応付け部１６は、マッチングされた第２の基準パターンのエッジ点と変化パターン群のエッジ点とをセグメント毎に分割し、各セグメント内で第２の基準パターンのエッジ点と変化パターン群のエッジ点との対応付けを行う（ステップＳ７）。  
各エッジ点の対応付けの一例を図５に示す。対応付けされたエッジ点の情報は、制御部３０を介して記憶装置ＭＲ２に格納される。ここで、分割するセグメントのサイズは、ユーザ側で任意に定義できる。  
続いて、形状変化量算出部１８は、各セグメントに包含されるパターン同士でエッジ点間の距離を算出し、形状変化量として出力する（ステップＳ８）。算出される距離の例を図５中の矢印に示す。  
次に、形状変化量付加部２０は、各セグメントの形状変化量の情報を第２の基準パターンのエッジ点の情報に付加する（ステップＳ９）。形状変化量の情報が付加された第２の基準パターンの一例を図６示す。同図に示す例では、変化量の大きさを５つの段階に分類し、変化量の大きい順からＲ（赤）、Ｏ（オレンジ）、Ｙ（黄）、Ｇ（緑）およびＤ（紺）でそれぞれ色分けして視覚化している。以下では、このように第２の基準パターンに付加された形状変化量を「変動量分布」という。  
さらに、パターンマッチング部２２は、検査対象パターンの画像の入力を受け、検査対象パターンと、形状の変化量が付加された第２の基準パターンとのマッチングを行う（ステップＳ１０）。マッチングに際しては、第２の基準パターンと検査対象パターンとの距離に相当する指標が最小になるようにする。第２の基準パターンと検査対象パターンとの距離に相当する指標の算出に際しては、上述したステップＳ８の手順で算出した形状の変化量の小さいところに比較的大きな重みを付け、この一方、形状変化量の大きなところには比較堤小さな重み付けをする。  
最後に、第２の基準パターンと検査対象パターンとの距離に相当する指標を算出することによりパターン評価部２４が第２の基準パターンと検査対象パターンとの差異を定量化し、検査対象パターンの評価指標を出力する（ステップＳ１１）。このときの異の定量化に際して、マッチング時とは逆に、上述したステップＳ８の手順で算出した形状の変化量の大きなところに比較的大きな重みを付け、この一方、形状変化量の小さなところには比較堤小さな重み付けをする。パターン評価部２４は、本実施形態において例えば差異定量化手段に対応する。  
本実施形態の効果を従来技術との対比により説明する。図７の実線は、従来のパターン評価に用いられる基準パターンの一例を示し、図８の点線は検査対象パターンの一例を示す。図９（ａ）および（ｂ）は、従来の技術による、基準パターンと検査対象パターンとのマッチングミスの具体例を示す。従来は、図７および図８に示す各パターンの間で形状の差異が顕著であるため、図９に示すように、適切なマッチングは不可能であった。このように、適切なマッチングが行われない場合は、検査対象パターンの基準パターンからの乖離も精度よく算出することはできなかった。  
本実施形態によるマッチングの一例を図１０に示す。同図に示すように、パターン間で形状が著しく異なる場合であっても、第２の基準パターンと検査対象パターンとの間で適切なマッチングが可能になった。  
また、本実施形態によれば、プロセスパラメータの変動による形状の変化量が付加された第２の基準パターンを用いるので、形状の変化に感度のあるパターン評価が可能になる。これにより、検査対象パターンの基準パターンからの乖離の程度も精度よく算出することが可能になる。  
また、本実施形態によれば、第２の基準パターンと検査対象パターンとの差異の定量化に際して形状の変化量の大きさに応じた重み付けを行って第２の基準パターンのエッジ点の情報にさらに付加するので、パターン評価の際の重み付けを自動的に、かつ、適切に行うことができる。これにより、より現実的なパターン評価が可能になる。
（３）パターン評価方法の第２の実施の形態
基板表面の広い範囲に亘って半導体パターンの評価を行う場合は、基板のパターン形成面を複数の領域に分割し、それぞれの領域について画像を取得し、その後は上述した第１の実施の形態と同様の手順で各パターンについて形状の変化量を算出し、変動量分布を作成するとよい。  
図１１は、本実施形態によるパターン評価方法により取得した基板上の３つの領域の画像の例と、各画像に対応する変動量分布の例を示す。このように、本実施形態によれば、広範囲に亘って変動量分布を取得するので、基板上のパターン間での形状の変化量の大きさを比較することが可能になり、例えば広範囲の領域内で最も変動量の大きいパターンを検出することもできる。
（４）プログラム
上述した実施形態においては、パターン評価方法の一連の手順を、レシピファイルとして記憶装置ＭＲ１に記憶させてパターン評価装置１に読み込ませて実行させた。しかしながら、上述したパターン評価方法の一連の手順は、これをプログラムに組み込んで汎用のコンピュータに読み込ませて実行させても良い。これにより、本発明にかかるパターン評価方法を画像処理可能な汎用コンピュータを用いて実現することができる。また、上述したパターン評価方法の一連の手順をコンピュータに実行させるプログラムとしてフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、画像処理可能な汎用コンピュータに読み込ませ、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）等の画像取得装置から検査対象パターンの画像データを取り込んで実行させても良い。  
記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でも良い。また、上述したパターン評価方法の一連の手順を組込んだプログラムをインターネット等の通信回線（無線通信を含む）を介して頒布しても良い。  
（５）半導体装置の製造方法
上述したパターン評価方法を半導体装置の製造工程中で用いることにより、高速かつ高精度でパターンを評価することができるので、より高いスループットおよび歩留まりで半導体装置を製造することができる。  
より具体的には、製造ロット単位で基板を抜き出し、抜き出された基板に形成されたパターンを上述した評価方法により評価する。評価の結果、良品と判定された場合、評価された基板が属する製造ロット全体について、引き続き残余の製造プロセスを実行する。この一方、評価の結果不良品と判定された場合でリワーク処理が可能な場合には、不良品と判定された基板が属する製造ロットに対してリワーク処理を実行する。リワーク処理が終了すると、その製造ロットから基板を抜き取って再度評価する。抜き取られた基板が再評価により良品と判定されると、リワーク処理を終えたその製造ロットに対し残余の製造プロセスを実行する。また、リワーク処理が不可能な場合には、不良品と判定された基板が属する製造ロットは廃棄し、不良発生原因を解析して設計担当や上流のプロセス担当等へフィードバックする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るパターン評価装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るパターン評価方法の第１の実施の形態の概略手順を示すフローチャートである。
【図３】変化パターン群の一例を示す図である。
【図４】エッジマッチングの一例を示す図である。
【図５】各エッジ点の対応付けの一例を示す図である。
【図６】形状変化量の情報が付加された第２の基準パターンの一例を示す図である。
【図７】比較例としての従来の技術を説明する図である。
【図８】比較例としての従来の技術を説明する図である。
【図９】比較例としての従来の技術を説明する図である。
【図１０】図２に示すパターン評価方法により行ったパターンマッチングの一例を示す図である。
【図１１】本発明に係るパターン評価方法の第２の実施の形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００１１】
１：パターン評価装置
１０：変化パターン群作成部
１２：エッジ点検出部
１４：エッジマッチング部
１６：エッジ点対応付け部
１８：形状変化量算出部
２０：形状変化量付加部
２２；パターンマッチング部
２４：パターン評価部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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