(57)【要約】【課題】パターンの寸法が許容範囲に収まらない可能性のある箇所を高精度に検出できるパターン検出シミュレーション方法及びパターン検出方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法は、複数のパターンデータのそれぞれについて、露光量及び焦点深度をそれぞれ変化させた複数の露光条件を設定してリソグラフィシミュレーションを行う工程と、複数の露光条件のそれぞれと、複数のパターン寸法との関係を求める工程と、前記関係に基づき、露光条件の許容変動量を求める工程と、複数のパターンデータのそれぞれについて平均光強度を求める工程と、複数のパターンデータのうち、前許容記変動量及び平均光強度の許容範囲の少なくとも一方が、予め設定された範囲に収まらないパターンデータを検出する工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパターンデータのそれぞれについて、１つの前記パターンデータ当たり露光量及び焦点深度をそれぞれ変化させた複数の露光条件を設定して、前記複数の露光条件によるリソグラフィシミュレーションを行う工程と、
前記複数の露光条件のそれぞれと、前記リソグラフィシミュレーションによって得られた複数のパターン寸法との関係を求める工程と、
前記関係に基づき、予め設定された前記パターン寸法の許容範囲に入る前記露光条件から、前記露光条件の許容変動量を、前記複数のパターンデータのそれぞれについて求める工程と、
前記複数のパターンデータのそれぞれについて、前記複数のパターン寸法のそれぞれにおける平均光強度を求める工程と、
前記複数のパターンデータのうち、前許容記変動量及び前記平均光強度の許容範囲の少なくとも一方が、予め設定された範囲に収まらない前記パターンデータを検出する工程と、
を備えたパターン検出シミュレーション方法。
【請求項２】
前記リソグラフィシミュレーションを行う行程は、前記１つのパターンデータ当たり複数の領域について計算を行うことを含む請求項１記載のパターン検出シミュレーション方法。
【請求項３】
前記平均光強度は、前記複数の露光条件のそれぞれについて求めた複数の前記平均光強度のうち最悪値である請求項１または２に記載のパターン検出シミュレーション方法。
【請求項４】
複数の露光条件によって同じパターンデータによる複数のパターンを形成する工程と、
前記複数のパターンのそれぞれの寸法を測定する工程と、
前記複数の露光条件のそれぞれと、前記複数のパターンの寸法との関係を求める工程と、
前記関係に基づき、予め設定された前記パターンの寸法の許容範囲に入る前記露光条件から、前記露光条件の許容変動量を、前記複数のパターンのそれぞれについて検出する工程と、
前記複数のパターンのそれぞれについて前記パターンの寸法のばらつきを求める工程と、
前記複数のパターンのうち前許容記変動量及び前記ばらつきが予め設定された範囲に収まらない前記パターンを検出する工程と、
を備えたパターン検出方法。
【請求項５】
前記露光条件は、露光量及び焦点深度のうち少なくとも１つである請求項４記載のパターン検出方法。
【請求項６】
前記ばらつきを求める工程は、
前記関係から応答曲面を求める工程と、
前記応答曲面を基準とした前記複数のパターンの寸法のばらつきを求める工程と、
前記ばらつきが前記許容範囲に入る前記露光条件を求める工程と、を含む請求項４または５に記載のパターン検出方法。
【請求項７】
複数のパターンデータのそれぞれについて、１つの前記パターンデータ当たり複数の露光条件を設定して、前記複数の露光条件によるリソグラフィシミュレーションを行う工程と、
前記複数の露光条件のそれぞれと、前記リソグラフィシミュレーションによって得られた複数のパターン寸法との関係を求める工程と、
前記関係に基づき、予め設定された前記パターン寸法の許容範囲に入る前記露光条件から、前記露光条件の許容変動量を、前記複数のパターンデータのそれぞれについて抽出する工程と、
前記複数のパターンデータのうち、前許容記変動量が予め設定された範囲に収まらない前記パターンデータを抽出する工程と、
をさらに備え、
前記寸法を測定する工程は、前記パターンデータを検出する工程で検出されたパターンデータによって形成された前記パターンの寸法を測定することを含む請求項４〜６のいずれか１つに記載のパターン検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パターン検出シミュレーション方法及びパターン検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等を製造する場合に用いられるフォトリソグラフィにおいては、同じマスクパターンを用いた露光であっても露光条件の相違によって出来上がりのパターンの寸法に相違が生じる。例えば、露光量やフォーカス（焦点深度）によって同じマスクパターンを用いたフォトリソグラフィを行っても、現像後のパターンの寸法に増減が発生する。このため、パターン寸法のロバスト性の高い露光条件を得ることが重要である。また、パターンの寸法が許容範囲に収まらない可能性のある箇所を検出することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０３６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、パターンの寸法が許容範囲に収まらない可能性のある箇所を高精度に検出できるパターン検出シミュレーション方法及びパターン検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法は、複数のパターンデータのそれぞれについて、１つの前記パターンデータ当たり露光量及び焦点深度をそれぞれ変化させた複数の露光条件を設定して、前記複数の露光条件によるリソグラフィシミュレーションを行う工程と、前記複数の露光条件のそれぞれと、前記リソグラフィシミュレーションによって得られた複数のパターン寸法との関係を求める工程と、前記関係に基づき、予め設定された前記パターン寸法の許容範囲に入る前記露光条件から、前記露光条件の許容変動量を、前記複数のパターンデータのそれぞれについて求める工程と、前記複数のパターンデータのそれぞれについて、前記複数のパターン寸法のそれぞれにおける平均光強度を求める工程と、前記複数のパターンデータのうち、前許容記変動量及び前記平均光強度の許容範囲の少なくとも一方が、予め設定された範囲に収まらない前記パターンデータを検出する工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法を例示するフローチャートである。
【図２】図２は、本実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法の具体例を示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、具体例を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、露光条件とパターン寸法の関係を例示する図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、露光条件の許容変動量を例示する図である。
【図６】図６は、パターンデータの検出例を示す模式図である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係るパターン検出方法を例示するフローチャートである。
【図８】図８は、本実施形態に係るパターン検出方法の具体例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、サブルーチンを例示するフローチャートである。
【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は、パターンの形成について例示する模式図である。
【図１１】図１１は、チップ内の測定領域を例示する模式的平面図である。
【図１２】図１２（ａ）及び（ｂ）は、パターンの寸法ばらつきについて例示する図である。
【図１３】図１３は、パターンの検出について例示する模式図である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）は、検出方法について例示する図である。
【図１５】図１５（ａ）及び（ｂ）は、変形例について例示する模式図である。
【図１６】図１６は、第３の実施形態に係るパターン測定装置を例示する模式図である。
【図１７】図１７は、コンピュータの構成を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法を例示するフローチャートである。
図１に表したように、本実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法は、リソグラフィシミュレーション（ステップＳ１０１）、露光条件とパターン寸法との関係の算出（ステップＳ１０２）、許容変動量の算出（ステップＳ１０３）、平均光強度の算出（ステップＳ１０４）及びパターンの検出（ステップＳ１０６）を備える。
【０００９】
第１の実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法では、実際にパターンを形成しないで、シミュレーションによってパターンの寸法が許容範囲に収まらない可能性のある箇所を検出する方法である。
【００１０】
ステップＳ１０１に表したリソグラフィシミュレーションでは、形成対象となるパターンのデータ（パターンデータ）について、所定の露光条件で露光した際に形成されるパターンの寸法をシミュレーションによって計算する。リソグラフィシミュレーションは、例えばコンピュータによって実行される。リソグラフィシミュレーションでは、様々な露光条件を設定して、レジストに対して露光及び現像を行った場合に形成されるパターンの形状等が計算によって求められる。
【００１１】
ステップＳ１０１では、複数のパターンデータのそれぞれについて、１つのパターンデータ当たり複数の露光条件を設定して、その複数の露光条件によるリソグラフィシミュレーションを行う。
【００１２】
ステップＳ１０２に表した露光条件とパターン寸法との関係の算出では、リソグラフィシミュレーションの際に用いた複数の露光条件と、リソグラフィシミュレーションによって得られた複数のパターン寸法との関係を求める処理を行う。
【００１３】
露光条件としては、例えば、露光量及びフォーカスである。露光量は、所定の光源からフォトマスク（レチクル）を透過してレジストに照射される光の量である。フォーカスは、フォトマスクからの回折光が像を結ぶ焦点と、レジスト表面との間の距離である。本実施形態では、露光量及びフォーカスを露光条件として用いる場合を例として説明する。
【００１４】
ステップＳ１０３に表した許容変動量の算出では、複数のパターンデータのそれぞれについて、許容変動量を検出する処理を行う。許容変動量は、露光条件とパターン寸法との関係に基づき、予め設定されたパターン寸法の許容範囲に入る露光条件の範囲である。
【００１５】
許容変動量は、露光裕度でもある。例えば、露光量については、パターン寸法の許容範囲に入る露光量の変動量がパーセント（％）で表される。フォーカスについては、パターン寸法の許容範囲に入るフォーカスの変動量がマイクロメートル（μｍ）で表される。
【００１６】
ステップＳ１０４に表した平均光強度の算出では、複数のパターンデータのそれぞれについて、リソグラフィシミュレーションによって得られたパターン寸法における平均光強度を算出する。平均光強度の算出方法の具体例は後述する。
【００１７】
平均光強度は、例えば相対値で表される。例えば、ポジ型レジストにパターンを形成する場合には、平均光強度の値は「１」よりも小さい必要がある。ネガ型レジストにパターンを形成する場合には、平均光強度は「１」よりも大きい必要がある。
【００１８】
露光量についての許容変動量は、ステップＳ１０３１に表したＥＬ（Exposure Latitude）の算出で行われる。フォーカスについての許容変動量は、ステップＳ１０３２に表したＤＯＦ（Depth Of Focus）の算出で行われる。
【００１９】
ステップＳ１０６に表したパターンの検出では、複数のパターンデータのうち、許容変動量及び平均光強度の許容範囲の少なくとも一方が、予め設定された範囲に収まらないパターンデータを検出する処理を行う。
【００２０】
パターンデータを検出するにあたり、ステップＳ１０５に表した閾値判定が行われる。閾値判定では、複数のパターンデータのそれぞれについて、露光条件の許容変動量が予め設定された閾値を超えるか否かの判断、及び平均光強度の許容範囲が予め設定された閾値を超えるか否かの判断が行われる。閾値判定によってパターンデータを検出対象にするか否かの決定が行われる。
【００２１】
次に、本実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法の具体例について説明する。
図２は、本実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法の具体例を示すフローチャートである。
図３（ａ）及び（ｂ）は、具体例を示す模式図である。
図４（ａ）〜（ｃ）は、露光条件とパターン寸法の関係を例示する図である。
図５（ａ）〜（ｃ）は、露光条件の許容変動量を例示する図である。
図６は、パターンデータの検出例を示す模式図である。
【００２２】
先ず、図２のステップＳ１１１に表したように、チップ全体に対するリソグラフィシミュレーションを行う。また、図２のステップＳ１１２に表したように、測定点の割り付けを行う。
【００２３】
図３（ａ）には、チップ１０内のパターンＬ１〜Ｌ７（パターンデータＬＤ１〜ＬＤ７）と計算領域ＣＰとが表される。図３（ａ）に表したように、チップ１０内には複数のパターンＬ１〜Ｌ７が設けられる。パターンＬ１〜Ｌ７を形成するためのデータを、パターンデータＬＤ１〜ＬＤ７とする。
【００２４】
ステップＳ１１１〜Ｓ１１２では、複数のパターンデータＬＤ１〜ＬＤ７のそれぞれについて、割り付けた計算領域ＣＰについてリソグラフィシミュレーションを行う。本具体例においては、１つのパターンデータ当たり、複数の計算領域ＣＰが割り付けられる。
【００２５】
リソグラフィシミュレーションでは、複数の露光条件によるパターン寸法が計算される。パターン寸法は、例えばレジストのパターンの寸法である。リソグラフィシミュレーションの結果は、割り付けられた複数の計算領域ＣＰごとに出力される。リソグラフィシミュレーションは例えばコンピュータによって実行される。
【００２６】
次に、図２のステップＳ１１３に表したように、未評価の計算領域ＣＰが残っているか否かを判断する。未評価の計算領域ＣＰがない場合には処理を終了する。未評価の計算領域ＣＰが残っている場合には、ステップＳ１１４以降の処理を実行する。
【００２７】
図２のステップＳ１１４では、ＥＬの算出を行う。ステップＳ１１５では、ＤＯＦの算出を行う。ステップＳ１１６では、平均光強度の算出を行う。
【００２８】
図３（ｂ）には、パターンの位置と光強度との関係が表される。図３（ｂ）の横軸はパターンの位置Position、縦軸は光強度ＬＩである。図３（ｂ）には、一例としてフォーカスの異なる３つの光強度ＬＩ１、ＬＩ２及びＬＩ３が表される。パターン内の平均光強度ＡＰは、パターンとなる区間の光学像強度プロファイルの積分値Ｓを、区間の長さＬで割り、スライスレベルＳＬで規格化したものである。スライスレベルＳＬは、レジストが溶解する光強度のことである。区間の長さＬは、スライスレベルＳＬにおけるパターン寸法のシミュレーション結果である。
【００２９】
本具体例では、パターン内の平均光強度ＡＰは、露光量とフォーカスとを変動させたときの最悪値を採用する。最悪値とは、ポジ型レジストにパターンを形成する場合には、最も大きな平均光強度ＡＰの値であり、ネガ型レジストにパターンを形成する場合には、最も小さな平均光強度ＡＰの値である。
【００３０】
図４（ａ）には、露光量Ｄ及びフォーカスＦと、パターン寸法Ｗとの関係が表される。図４（ｂ）には、露光量Ｄとパターン寸法Ｗとの関係が表される。図４（ｃ）には、フォーカスＦとパターン寸法Ｗとの関係が表される。いずれの図も、１つの計算領域ＣＰにおけるリソグラフィシミュレーションの結果から得られた関係を表している。図４（ａ）〜（ｃ）における１つのプロットは、露光量ＤとフォーカスＦとの１組の露光条件に対応したリソグラフィシミュレーションの結果（パターン寸法Ｗ）である。
【００３１】
図４（ｂ）に表した露光量Ｄとパターン寸法Ｗとの関係は、図４（ａ）に表した関係の３つの軸のうち露光量Ｄを横軸、パターン寸法Ｗを縦軸にしたものである。図４（ｃ）に表したフォーカスＦとパターン寸法Ｗとの関係は、図４（ａ）に表した関係の３つの軸のうちフォーカスＦを横軸、パターン寸法Ｗを縦軸にしたものである。
【００３２】
ステップＳ１１４に表したＥＬの算出では、図４（ｂ）に表した関係から、予め設定されたパターン寸法の許容範囲ＡＲに入る露光量Ｄの範囲ＤＲを求める。この露光量Ｄの範囲ＤＲがＥＬである。
【００３３】
ステップＳ１１５に表したＤＯＦの算出では、図４（ｃ）に表した関係から、予め設定されたパターン寸法の許容範囲ＡＲに入るフォーカスＦの範囲ＦＲを求める。このフォーカスＦの範囲ＦＲがＤＯＦである。
【００３４】
図５（ａ）には、チップ１０内のＥＬの分布が表される。図５（ｂ）には、チップ１０内のＤＯＦの分布が表される。図５（ｃ）には、チップ１０内の平均光強度ＡＰの分布が表される。図５（ａ）〜（ｃ）では、モノトーン色の濃淡によってそれぞれの数値の大きさが表される。図５（ａ）及び（ｂ）では、モノトーン色が淡いほど許容範囲が広く、モノトーン色が濃いほど許容範囲が狭いことを表す。図５（ｃ）では、モノトーン色が淡いほど相対値が小さく、モノトーン色が濃いほど相対値が大きいことを表す。
【００３５】
ステップＳ１１４のＥＬの算出では、図５（ａ）に表したようなチップ１０内でのＥＬの分布が算出される。ステップＳ１１５のＤＯＦの算出では、図５（ｂ）に表したようなチップ１０内でのＤＯＦの分布が算出される。ステップＳ１１６の平均光強度ＡＰの算出では、図５（ｃ）に表したようなチップ１０内での平均光強度ＡＰの分布が算出される。
【００３６】
次に、図２のステップＳ１１７〜ステップＳ１１９に表したように、閾値判定を行う。ステップＳ１１７では、図５（ａ）に表したチップ１０内のＥＬの分布から、各計算領域ＣＰにおいてＥＬの値が所定の閾値以下になるか否かを判断する。ステップＳ１１８では、図５（ｂ）に表したＤＯＦの分布から、各計算領域ＣＰにおいてＤＯＦの値が所定の閾値以下になるか否かを判断する。ステップＳ１１９では、図５（ｃ）に表した平均光強度ＡＰの分布から、各計算領域ＣＰにおいて平均光強度ＡＰの値が所定の閾値以上になるか否かを判断する。なお、ここではポジ型のレジストにパターンを形成する場合を例としている。ネガ型のレジストにパターンを形成する場合には、平均光強度ＡＰの値が所定の閾値以下になるか否かを判断する。
【００３７】
次に、図２のステップＳ１２０では、ステップＳ１１７の判断でＥＬの値が閾値以下になった計算領域ＣＰをリストに登録する。ステップＳ１２１では、ステップＳ１１８の判断でＤＯＦの値が閾値以下になった計算領域ＣＰをリストに登録する。ステップＳ１２２では、ステップＳ１１９の判断で平均光強度ＡＰの値が閾値以上になった計算領域ＣＰをリストに登録する。
【００３８】
図６には、ステップＳ１２０〜ステップＳ１２２において登録された計算領域ＣＰｓが表される。図６に表した計算領域ＣＰｓは、１つのチップ１０内において設定された複数の計算領域ＣＰのうち、ステップＳ１２０〜ステップＳ１２２において登録された計算領域である。
【００３９】
このような処理によって計算領域ＣＰｓを登録することで、露光裕度の低いパターンデータＬＤ１〜ＬＤ７が検出される。検出の方法としては、例えば、１つでも登録された計算領域ＣＰｓを含むパターンデータＬＤ１〜ＬＤ７を検出する方法や、登録された計算領域ＣＰｓの数が所定の閾値を超えるパターンデータＬＤ１〜ＬＤ７を検出する方法が挙げられる。また、ＥＬ、ＤＯＦ及び平均光強度ＡＰのうち少なくとも２つにおいて重複して登録された計算領域ＣＰｓを含むパターンデータＬＤ１〜ＬＤ７を検出してもよい。
【００４０】
本実施形態では、リソグラフィシミュレーションによって露光条件の許容変動量が予め設定された範囲に収まらないパターンデータが高精度に検出される。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図７は、第２の実施形態に係るパターン検出方法を例示するフローチャートである。
図７に表したように、本実施形態に係るパターン検出方法は、パターンの形成（ステップＳ２０１）、パターン寸法の測定（ステップＳ２０２）、許容変動量の算出（ステップＳ２０３）、寸法ばらつきの算出（ステップＳ２０４）及びパターンの検出（ステップＳ２０６）を備える。
【００４２】
第２の実施形態に係るパターン検出方法では、実際にパターンを形成してパターンの寸法が許容範囲に収まらない可能性のある箇所を検出する方法である。
【００４３】
ステップＳ２０１では、複数の露光条件によって同じパターンデータによる複数のパターンを形成する処理を行う。パターンは、例えばウェーハ上に塗布したレジストにフォトリソグラフィを行うことによって形成される。パターンを形成するにあたり、同じパターンデータに対して複数の露光条件を用いたフォトリソグラフィによって複数のパターンを形成する。
【００４４】
露光条件としては、例えば、露光量及びフォーカスの少なくとも１つである。本実施形態では、露光量及びフォーカスを露光条件として用いる場合を例として説明する。
【００４５】
ステップＳ２０２に表したパターン寸法の測定では、実際に形成した複数のパターンの寸法を測定する処理を行う。パターンの寸法の測定は、例えばＳＥＭ（scanning electron microscope）画像を用いた測長によって行われる。
【００４６】
ステップＳ２０３に表した許容変動量の算出では、複数のパターンデータのそれぞれについて、許容変動量を検出する処理を行う。許容変動量は、露光条件とパターン寸法との関係に基づき、予め設定されたパターン寸法の許容範囲に入る露光条件の範囲である。第２の実施形態では、実施にパターンを形成した際の露光条件と、ステップＳ２０２で測定したパターンの寸法との関係に基づき許容変動量が検出される。
【００４７】
露光量についての許容変動量は、ステップＳ２０３１に表したＥＬの算出で行われる。フォーカスについての許容変動量は、ステップＳ２０３２に表したＤＯＦの算出で行われる。
【００４８】
ステップＳ２０４に表した寸法ばらつきの算出では、複数のパターンのそれぞれについて、ステップＳ２０２で測定したパターン寸法のばらつきを求める処理を行う。
【００４９】
ステップＳ２０６に表したパターンの検出では、複数のパターンデータのうち許容変動量及び寸法ばらつきが予め設定された範囲に収まらないパターンを検出する処理を行う。パターンを検出するにあたり、ステップＳ２０５に表した閾値判定が行われる。
【００５０】
閾値判定では、複数のパターンのそれぞれについて、露光条件の許容変動量が予め設定された閾値を超えるか否かの判断、及び寸法ばらつきが予め設定された閾値を超えるか否かの判断を行う。閾値判定によってパターンを検出対象にするか否かの決定が行われる。
【００５１】
次に、本実施形態に係るパターン検出方法の具体例について説明する。
図８は、本実施形態に係るパターン検出方法の具体例を示すフローチャートである。
図９は、サブルーチンを例示するフローチャートである。
図１０（ａ）及び（ｂ）は、パターンの形成について例示する模式図である。
図１１は、チップ内の測定領域を例示する模式的平面図である。
図１２（ａ）及び（ｂ）は、パターンの寸法ばらつきについて例示する図である。
図１３は、測定領域の登録例について示す模式図である。
図１４（ａ）〜（ｅ）は、検出方法について例示する図である。
【００５２】
先ず、図８のステップＳ２１１に表したように、露光装置を用いて、露光量とフォーカスとを変動させた露光条件によってパターンを形成する。本具体例では、ウェーハ上に塗布したレジストに対して露光を行い、レジストのパターンを形成する。
【００５３】
図１０（ａ）には、ウェーハ１００におけるチップ１０のレイアウトの模式的平面図が表される。図１０（ａ）に表したように、ウェーハ１００の例えば１ショット（１回の露光領域）について、露光量とフォーカスとの１組の露光条件を設定した露光を行う。ウェーハ１００上には、露光量及びフォーカスをそれぞれ変更した露光条件によるショットがマトリクス状に配置される。本具体例において、１ショットは１チップ１０に相当する。
【００５４】
ここで、露光量の水準をｍとした場合、露光量をＤｉ（ｉ＝１，２，…，ｍ）で表すことにする。フォーカスの水準をｎとした場合、フォーカスをＦｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ）で表すことにする。
【００５５】
次に、図８のステップＳ２１２に表したように、露光によって形成したパターンの寸法を取得する。パターンの寸法は、例えばＣＤ（Critical Dimension）−ＳＥＭによって測定される。図１０（ｂ）には、各チップ１０について取り込んだＣＤ−ＳＥＭの画像２０の模式的平面図が表される。
【００５６】
次に、図８のステップＳ２１３に表したように、測定点の割り付けを行う。図１１には、チップ１０内の測定領域ＭＰの割り付けが表される。本具体例においては、複数のパターンＬ１〜Ｌ７のそれぞれについて、複数の測定領域ＭＰが設定される。
【００５７】
ここで、１つのチップ１０の画像２０において、割り付けられた測定領域ＭＰの数をｐ個とする。各測定領域ＭＰでのパターンの寸法を、ＣＤｋ（ｋ＝１，２，…，ｐ）とする。図１０に表したように、露光量とフォーカスとの組み合わせはウェーハ１００内のショットの数（チップ１０の数）だけあるので、各測定領域ＭＰのパターンの寸法を、（１）式によって表すものとする。
【００５８】
【数１】
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【００５９】
次に、図８のステップＳ２１４に表したように、未評価の測定領域ＭＰが残っているか否かを判断する。未評価の測定領域ＭＰがない場合には処理を終了する。未評価の測定領域ＭＰが残っている場合には、ステップＳ２１５以降の処理を実行する。
【００６０】
図８のステップＳ２１５では、ＥＬの算出を行う。ステップＳ２１６では、ＤＯＦの算出を行う。ＥＬ及びＤＯＦの算出方法は、第１の実施形態と同様である。図８のステップＳ２１７では、パターンの寸法ばらつきを算出する。ステップＳ２１７の処理については後述する。
【００６１】
次に、図８のステップＳ２１８及びステップＳ２１９に表したように、閾値判定を行う。ステップＳ２１８では、ステップＳ２１５で算出したチップ１０内のＥＬの分布から、各測定領域ＭＰにおいてＥＬの値が所定の閾値以下になるか否かを判断する。ステップＳ２１９では、ステップＳ２１６で算出したチップ１０内のＤＯＦの分布から、各測定領域ＭＰにおいてＤＯＦの値が所定の閾値以下になるか否かを判断する。
【００６２】
次に、図８のステップＳ２２０では、ステップＳ２１８の判断でＥＬの値が閾値以下になった測定領域ＭＰｓをリストに登録する。ステップＳ２２０では、ステップＳ２１９の判断でＤＯＦの値が閾値以下になった測定領域ＭＰｓをリストに登録する。
【００６３】
ここで、ステップＳ２１７のパターンの寸法ばらつきの算出方法について説明する。
先ず、図９のステップＳ２７１に表したように、露光量（ｍ水準）とフォーカス（ｎ水準）とを変化させたパターンのＣＤ−ＳＥＭの画像２０を取得する。次に、ステップＳ２７２に表したように、１チップ１０の画像２０内において測定領域ＭＰの割り付けを行う。
【００６４】
次に、図９のステップＳ２７３に表したように、未評価の測定領域ＭＰが残っているか否かを判断する。未評価の測定領域ＭＰがない場合にはサブルーチンを終了する。未評価の測定領域ＭＰが残っている場合には、ステップＳ２７４以降の処理を実行する。
【００６５】
図９のステップＳ２７４では、ｍ×ｎ枚のＣＤ−ＳＥＭの画像２０から各測定領域ＭＰのパターンの寸法を測定する。次に、図９のステップＳ２７５では、応答曲面を算出する処理を行う。応答局面の（２）式によって表される。本具体例では、最小二乗法により、（２）式で推定される寸法と実測寸法の差が最も少なくなるように応答曲面の係数を求める。
【００６６】
【数２】
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【００６７】
例えば、露光量とフォーカスとを変化させたときのパターンの実測データからなるベクトルＣＤｋと、露光量とフォーカスとを並べて行列の一般化逆行列Ａ＋により、以下の（３）式のようにして応答曲面の係数Ｃｋを求める。
【００６８】
図１２（ａ）には、応答曲面ＲＳの例が表される。図１２（ａ）に表したように、応答曲面ＲＳは、露光量Ｄ、フォーカスＦ及びパターン寸法Ｗの３軸に沿った立体的な面として表される。
【００６９】
【数３】
2014187212.tif 000005
【００７０】
次に、図９に示すステップＳ２７６では、各測定領域ＭＰごとに、露光量とフォーカスとを変化させたときの実測のパターン寸法と、応答曲面ＲＳとから得られる推定寸法との誤差二乗和を集計する。誤差二乗和は、以下の（４）式によって求められる。
【００７１】
【数４】
2014187212.tif 000006
【００７２】
図１２（ｂ）には、チップ１０内の寸法ばらつき（誤差二乗和ＭＧ）の分布が表される。図１２（ｂ）では、モノトーン色の濃淡によって誤差二乗和ＭＧの大きさが表される。図１２（ｂ）では、モノトーン色が淡いほど誤差二乗和ＭＧが小さく、モノトーン色が濃いほど誤差二乗和ＭＧが大きいことを表す。
【００７３】
次に、図９のステップＳ２７７では、誤差二乗和ＭＧが予め設定された閾値を超えるか否かの判定を行う。誤差二乗和ＭＧが予め設定された閾値を超える場合には、ステップＳ２７８に表したように、その測定領域ＭＰｓをリストに登録する。誤差二乗和ＭＧが予め設定された閾値を超えない場合には、その測定領域ＭＰをリストに登録しない。
【００７４】
図８及び図９に表したフローチャートによって測定領域ＭＰｓを登録することで、露光裕度の低いパターンＬ１〜Ｌ７が検出される。
【００７５】
図１３には、ステップＳ２２０、ステップＳ２２１及びステップＳ２７９において登録された測定領域ＭＰｓが表される。
【００７６】
このような処理によって測定領域ＭＰｓを登録することで、露光裕度の低いパターンＬ１〜Ｌ７が検出される。検出の方法としては、例えば、１つでも登録された測定領域ＭＰｓを含むパターンＬ１〜Ｌ７を検出する方法や、登録された測定領域ＭＰｓの数が所定の閾値を超えるパターンＬ１〜Ｌ７を検出する方法が挙げられる。また、ＥＬ、ＤＯＦ及び最小二乗和ＭＧのうち少なくとも２つにおいて重複して登録された測定領域ＭＰｓを含むパターンＬ１〜Ｌ７を検出してもよい。
【００７７】
ここで、パターンの検出方法の一例を説明する。図１４（ｂ）には、１チップ１０内におけるＥＬの分布が表される。図１４（ａ）には、図１４（ｂ）におけるＡ−Ａ線でのＥＬの逆数（１／ＥＬ）が表される。図１４（ｄ）には、１チップ内１０における誤差二乗和の分布が表される。図１４（ｃ）には、図１４（ｄ）におけるＡ−Ａ線での誤差二乗和の値が表される。図１４（ｅ）には、図１４（ａ）及び図１４（ｃ）に表したそれぞれの値を合成したグラフが表される。
【００７８】
例えば、図１４（ｂ）及び図１４（ｄ）においてＡ−Ａ線をＡ−Ａ線と直交する方向に走査する。そして、走査の各位置において図１４（ｅ）に表したような合成のグラフを作成する。図１４（ｅ）の縦軸は、パターンの寸法が許容範囲に入らない可能性の高さを表す。図１４（ｅ）に表したようなグラフを作成し、グラフのピーク位置に合致するパターンを検出する。
【００７９】
一例として、図１４（ａ）に表したグラフからは１箇所のピーク位置が検出される。図１４（ｃ）に表したグラフからは２箇所のピーク位置が検出される。図１４（ｅ）に表したように、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）のグラフを合成した場合、３箇所のピーク位置が検出される。したがって、図１４（ｅ）に表したグラフの３箇所のピーク位置に合致するパターンＬ２、Ｌ４及びＬ６が検出される。
【００８０】
本実施形態では、実際に露光によって形成したパターンによって露光条件の許容変動量が予め設定された範囲に収まらないパターンが高精度に検出される。
【００８１】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、変形例について例示する模式図である。
図１５（ａ）には、チップ内の測定領域ＣＰｓが表される。図１５（ｂ）には、パターンの検出例が表される。
【００８２】
第２の実施形態に係るパターン検出方法においては、例えば、第１の実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法で検出されたパターンデータのみをパターン寸法を測定する対象にしている。
【００８３】
図１５（ａ）に表した測定領域ＣＰｓは、第１の実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法によって検出されたパターンデータの領域の例である。この例では、１つのチップ１０内に形成された複数のパターンＬ１〜Ｌ７において、一部の測定領域ＣＰｓのみがパターン寸法を測定する対象として選択される。
【００８４】
パターンの検出（ステップＳ２０６）では、図１５（ｂ）に表したように、パターン寸法の測定の対象になった測定領域ＣＰｓの中から測定領域ＭＰｓが選択される。第２の実施形態の変形例においては、図１３に表したように、１つのチップについてすべての測定領域ＭＰをパターン寸法の測定の対象とする場合に比べて、測定時間及びパターン検出時間の短縮化が達成される。
【００８５】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
図１６は、第３の実施形態に係るパターン測定装置を例示する模式図である。
図１６に表したように、パターン測定装置３００は、フォトリソグラフィによって形成されたパターンの寸法を測定する装置である。パターン測定装置３００は、例えばＣＤ−ＳＥＭである。パターン測定装置３００は、例えばフォトリソグラフィによってレジストに形成されたパターンの幅を測定する。
【００８６】
パターン測定装置３００は、電子銃３０１と、収束レンズ３０２と、走査レンズ３０３と、ステージ３０４と、検出部３０５と、制御部３０６と、を備える。ステージ３０４には、測定対象のパターンが形成されたウェーハ１００等が載置される。
【００８７】
電子銃３０１は、所定の加速電圧によって電子を放出する。収束レンズ３０２は、電子銃３０１から放出された電子を収束させる電磁レンズである。走査レンズ３０３は、収束した電子をウェーハ１００上で走査するための電磁レンズである。検出部３０５は、ウェーハ１００に照射された電子によって測定対象物から放出される２次電子を検出する。制御部３０６は、各部を制御する部分である。
【００８８】
パターン測定装置３００は、第２の実施形態に係るパターン検出方法において、図７に表したステップＳ２０２〜ステップＳ２０６の処理を行う。制御部３０６は、図７に表したステップＳ２０２〜ステップＳ２０６の処理を例えばプログラムによって実行する。
【００８９】
本実施形態に係るパターン測定装置３００によれば、露光によって形成されたパターンの測長を行うとともに、露光条件の許容変動量が予め設定された範囲に収まらないパターンが高精度に検出される。なお、パターン測定装置３００の例としてＣＤ−ＳＥＭを示したが、パターン測定装置３００はＣＤ−ＳＥＭ以外の測定装置であってもよい。
【００９０】
（第４の実施形態）
上記説明した第１の実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法において、図１に表したステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理は、コンピュータによって実行されるプログラム（パターン検出プログラム）として実現可能である。
【００９１】
また、第２の実施形態に係るパターン形成方法のうち、図７に表したステップＳ２０２〜ステップＳ２０６の処理は、コンピュータによって実行されるプログラム（パターン検出プログラム）として実現可能である。パターン検出プログラム及びパターン検出プログラムは、それぞれネットワークを介して配信されてもよい。
【００９２】
図１７は、コンピュータのハードウェア構成を例示する図である。
コンピュータ２００は、中央演算部２０１、入力部２０２、出力部２０３、記憶部２０４を含む。入力部２０２は、記録媒体Ｍに記録された情報を読み取る機能を含む。パターン検出プログラム及びパターン検出プログラムは、中央演算部２０１で実行される。
【００９３】
パターン検出プログラム及びパターン検出プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録されていてもよい。記録媒体Ｍは、図１に表したステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理を、コンピュータ２００に読み取り可能な形式によって記憶している。また、記録媒体Ｍは、図７に表したステップＳ２０２〜ステップＳ２０６の処理を、コンピュータ２００に読み取り可能な形式によって記憶している。記録媒体Ｍは、ネットワークに接続されたサーバ等の記憶装置であってもよい。
【００９４】
以上説明したように、実施形態に係るパターン検出シミュレーション方法及びパターン検出方法によれば、パターンの寸法が許容範囲に収まらない可能性のある箇所を高精度に検出することができる。
【００９５】
なお、上記に本実施形態及びその変形例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態またはその変形例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【００９６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９７】
１０…チップ、２０…画像、１００…ウェーハ、２００…コンピュータ、３００…パターン測定装置、ＡＰ…平均光強度、ＡＲ…許容範囲、ＣＰ…計算領域、Ｌ１〜Ｌ７…パターン、ＬＤ１〜ＬＤ７…パターンデータ、ＬＩ…光強度、ＭＰ…測定領域、ＲＳ…応答曲面、Ｗ…パターン寸法
【図１】
2014187212.tif 000007
【図２】
2014187212.tif 000008
【図４】
2014187212.tif 000009
【図６】
2014187212.tif 000010
【図７】
2014187212.tif 000011
【図８】
2014187212.tif 000012
【図９】
2014187212.tif 000013
【図１０】
2014187212.tif 000014
【図１１】
2014187212.tif 000015
【図１３】
2014187212.tif 000016
【図１５】
2014187212.tif 000017
【図１６】
2014187212.tif 000018
【図１７】
2014187212.tif 000019
【図３】
2014187212.tif 000020
【図５】
2014187212.tif 000021
【図１２】
2014187212.tif 000022
【図１４】
2014187212.tif 000023