(57)【要約】    【課題】  半導体設計パターンの微細化に伴い今後重要となる高精度かつ詳細なＯＰＣ評価が可能とした測長ＳＥＭシステム並びに回路パターン形状の評価システム及びその方法を提供することにある。    【解決手段】  半導体リソグラフィ工程を経て形成されたレジストパターンの観測データを用いて、設計データと形成されたレジストパターンの差異を詳細に評価するために、設計データとレジストパターンの観測データとを重ね合わせ、両者の差異を表現する１次元或いは２次元の幾何学的特徴量を算出する。なお、設計データとレジストパターンは、ＯＰＥ（光近接効果）により、形状は大きく乖離している場合がある。そこで設計データとレジストパターンの観測データを安定にかつ高精度に重ね合せる為に、露光シミュレータを用いて、露光に用いたフォトマスクデータ及び露光条件から形成される転写パターンを算出し、転写パターンと実際のレジストパターンの観測データとの重ね合わせ処理を行う。【選択図】  図５
2006126532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被露光基板に露光された露光回路パターンのＳＥＭ観測データを取得する寸法計測走査型電子顕微鏡システムであって、
前記露光回路パターンの設計データを入力する入力手段と、
該入力手段で入力された露光回路パターンの設計データと前記取得される露光回路パターンのＳＥＭ観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す１次元或いは２次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出手段とを備えたことを特徴とする寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
【請求項２】
前記評価指標算出手段において、前記定量化する幾何学的特徴は、回路パターンのライン幅の寸法値、回路パターン端部の設計位置からの後退寸法、近接する回路パターン間の距離、回路パターン角部の丸まりの程度、円形若しくは楕円形回路パターンの半径若しくは短径と長径との比、回路パターンの面積、の全て又は一部であることを特徴とする請求項１記載の寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
【請求項３】
更に、マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する入力手段を有し、該入力手段によって入力された前記マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める露光シミュレータを備え、
前記評価指標算出手段において、前記露光シミュレータによって求められた転写回路パターンのデータと前記露光回路パターンのＳＥＭ観測データとをマッチング処理して相関が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パターンのデータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けすることにより前記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンのＳＥＭ観測データとを重ね合わせ処理するように構成したことを特徴とする請求項１記載の寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
【請求項４】
前記露光シミュレータにおいて、前記計算して求める転写回路パターンのデータは、光強度分布を適当な光強度で切断して得られる断面形状のデータ、或いは前記光強度分布を切断する光強度を変動させて各光強度で得られる断面形状のデータの内前記露光回路パターンのＳＥＭ観測データと形状が近くなる選択された断面形状のデータであることを特徴とする請求項３記載の寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
【請求項５】
前記評価指標算出手段において、前記露光回路パターンのＳＥＭ観測データ及び前記露光回路パターンの設計データの全て或いは一部を重ね合わせて表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
【請求項６】
前記評価指標算出手段において、前記定量化された幾何学的特徴量の全て或いは一部を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の寸法計測走査型電子顕微鏡システム。
【請求項７】
実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被露光基板に露光された露光回路パターンの観測データを取得する観測顕微鏡と、
前記露光回路パターンの設計データを入力する入力手段と、
該入力手段で入力された露光回路パターンの設計データと前記観測顕微鏡により取得される露光回路パターンの観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す１次元或いは２次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出手段とを備えたことを特徴とする回路パターン形状の評価システム。
【請求項８】
前記評価指標算出手段において、前記定量化する幾何学的特徴は、回路パターンのライン幅の寸法値、回路パターン端部の設計位置からの後退寸法、近接する回路パターン間の距離、回路パターン角部の丸まりの程度、円形若しくは楕円形回路パターンの半径若しくは短径と長径との比、回路パターンの面積、の全て又は一部であることを特徴とする請求項７記載の回路パターン形状の評価システム。
【請求項９】
更に、マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する入力手段を有し、該入力手段によって入力された前記マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める露光シミュレータを備え、
前記評価指標算出手段において、前記露光シミュレータによって求められた転写回路パターンのデータと前記露光回路パターンのＳＥＭ観測データとをマッチング処理して相関が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パターンのデータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けすることにより前記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンの観測データとを重ね合わせ処理するように構成したことを特徴とする請求項７記載の回路パターン形状の評価システム。
【請求項１０】
前記露光シミュレータにおいて、前記計算して求める転写回路パターンのデータは、光強度分布を適当な光強度で切断して得られる断面形状のデータ、或いは前記光強度分布を切断する光強度を変動させて各光強度で得られる断面形状のデータの内前記露光回路パターンの観測データと形状が近くなる選択された断面形状のデータであることを特徴とする請求項７記載の回路パターン形状の評価システム。
【請求項１１】
前記評価指標算出手段において、前記露光回路パターンの観測データ及び前記露光回路パターンの設計データの全て或いは一部を重ね合わせて表示する表示手段を有することを特徴とする請求項７、８又は９記載の回路パターン形状の評価システム。
【請求項１２】
前記評価指標算出手段において、前記定量化された幾何学的特徴量の全て或いは一部を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項７、８又は９記載の回路パターン形状の評価システム。
【請求項１３】
前記露光シミュレータにおいて、前記マスクの回路パターンの設計データ及び前記転写回路パターンのデータの全て或いは一部を重ね合わせて表示する表示手段を有することを特徴とする請求項９記載の回路パターン形状の評価システム。
【請求項１４】
前記評価指標算出手段において、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると判断された場合に、マスク設計処理部又は露光装置に対して、前記評価指標が許容範囲外である致命個所の位置情報、評価指標の種類及び評価指標値をフィードバックする手段を有することを特徴とする請求項７、８又は９記載の回路パターン形状の評価システム。
【請求項１５】
前記評価指標算出手段において、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると判断された場合に、警告を出力する手段を有することを特徴とする請求項７、８又は９記載の回路パターン形状の評価システム。
【請求項１６】
実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被露光基板に露光された露光回路パターンの観測データを観測顕微鏡によって取得する観測データ取得ステップと、
前記露光回路パターンの設計データを入力する入力ステップと、
該入力ステップで入力された露光回路パターンの設計データと前記観測データ取得ステップで取得される露光回路パターンの観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す１次元或いは２次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出ステップとを有することを特徴とする回路パターン形状の評価方法。
【請求項１７】
前記評価指標算出ステップにおいて、前記定量化する幾何学的特徴は、回路パターンのライン幅の寸法値、回路パターン端部の設計位置からの後退寸法、近接する回路パターン間の距離、回路パターン角部の丸まりの程度、円形若しくは楕円形回路パターンの半径若しくは短径と長径との比、回路パターンの面積、の全て又は一部であることを特徴とする請求項１６記載の回路パターン形状の評価方法。
【請求項１８】
更に、マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する入力ステップを含み、該入力ステップによって入力された前記マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める露光シミュレーションステップを有し、
前記評価指標算出ステップにおいて、前記露光シミュレーションステップによって求められた転写回路パターンのデータと前記露光回路パターンの観測データとをマッチング処理して相関が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パターンのデータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けすることにより前記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンの観測データとを重ね合わせ処理することを特徴とする請求項１６記載の回路パターン形状の評価方法。
【請求項１９】
前記露光シミュレーションステップにおいて、前記計算して求める転写回路パターンのデータは、光強度分布を適当な光強度で切断して得られる断面形状のデータ、或いは前記光強度分布を切断する光強度を変動させて各光強度で得られる断面形状のデータの内前記露光回路パターンの観測データと形状が近くなる選択された断面形状のデータであることを特徴とする請求項１６記載の回路パターン形状の評価方法。
【請求項２０】
前記評価指標算出ステップにおいて、前記露光回路パターンの観測データ及び前記露光回路パターンの設計データの全て或いは一部を重ね合わせて表示手段に表示する表示ステップを含むことを特徴とする請求項１６、１７又は１８記載の回路パターン形状の評価方法。
【請求項２１】
前記評価指標算出ステップにおいて、前記定量化された幾何学的特徴量の全て或いは一部を表示手段に表示する表示ステップを含むことを特徴とする請求項１６、１７又は１８記載の回路パターン形状の評価方法。
【請求項２２】
前記評価指標算出ステップにおいて、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると判断された場合に、マスク設計処理部又は露光装置に対して、前記評価指標が許容範囲外である致命個所の位置情報、評価指標の種類及び評価指標値をフィードバックするステップを有することを特徴とする請求項１６、１７又は１８記載の回路パターン形状の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体リソグラフィ工程において、半導体ウェーハ上に形成した回路パターンの仕上がり状態を評価するための寸法計測走査型電子顕微鏡システム並びに回路パターン形状の評価システム及びその方法に関し、さらに詳細に述べると、半導体ウェーハ上に実際に形成した回路パターンと目的とする設計回路パターン形状との比較により、形成した回路パターンの仕上がり状態を評価するためのシステムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、ＣＡＤ装置を用いて設計した素子パターン、または配線パターン等の回路パターン形状をフォトマスク（レチクル）を用いて、ウェーハ上に転写して各種半導体デバイスを製造することを行っているが、近年における高集積化技術の発達により素子・配線が、微細化してきている。この微細化に伴い回路パターンを露光する光源の波長よりもウェーハ上に転写される回路パターン寸法が小さくなり、フォトマスクに形成した微細な回路パターンを所望の解像度にてレジストに転写することが困難になりつつある。その結果、図１に示すように、フォトマスクに形成された回路パターン（１０１）と露光により形成されるレジストパターン（１０２）の形状の相違が著しくなっている。例えば、フォトマスクに形成した正方形の回路パターンに基づくレジストパターン（１０３）が円形形状（１０４）になったり、フォトマスクの直角に曲がるコーナ部（１０５）が、レジストパターンにおいて、丸い形状（１０６）になったりする。更には、フォトマスクにおいて矩形形状のライン部と矩形形状のスペース部が交互に規則正しく形成され、且つライン部とスペース部が所定の大きさを有するパターンが、レジストパターンにおいて、ライン部とスペース部が交互に正しく転写されなかったり、ライン部とスペース部が所定の大きさから逸脱するといった現象も生じる。これらのレジストパターンにおけるパターン形状劣化は、光近接効果（ＯＰＥ）と呼ばれる物理現象に起因する。そして、このようなレジストパターンのパターン形状劣化は、半導体製品の動作不良の原因となる。そこで予めフォトマスクに形成するパターンを変形補正することで、形成するレジストパターンのパターン形状劣化を是正することが行われている。例えば、レジストパターンの形状の改善をもたらすが、それ自身の形状は転写されない微小な補正パターンを、フォトマスクの回路パターンに接して、若しくは、近接・隣接して配置する方法、あるいは、設定サイズよりも大きなサイズの部分又は小さなサイズの部分をフォトマスクの回路パターンに適宜設ける方法がある。このような補正技術を光近接補正（ＯＰＣ（Optical Proximity Correction））技術と呼ぶ。このようにして形成されたレジストパターンは、微細化が著しいところで使われており、フォトマスクパターンの設計形状とウェーハ上に実際に形成したレジストパターン転写形状との僅かな差異が出来上がった半導体デバイスの性能に大きな影響を与える結果となり、品質管理上の重要な問題となっている。この問題を解決するため、従来は、高精度に計測できる測長ＳＥＭ等を用いてウェーハ上に形成したパターンのライン幅の寸法計測を行い、マスク設計、露光、その他のプロセス条件の最適化を行ってきた。しかし、今後は、更に加速する設計パターンの微細化に伴い、ライン幅の寸法計測のみではなく、レジストパターンの詳細な形成状態を把握可能な計測・評価方法が必要となってくる。
【０００３】
なお、半導体ウェーハのパターン形状評価技術については、特開２００２−３１５２５号公報、特開２００２−３５３２８０号公報及び特開２００４−２２８３９４号公報において知られている。その外、従来技術として、特開平８−１６０５９８号公報、特開２０００−５８４１０号公報、特開２００２−８１９１４号公報、特開２００３−１６４６３号公報及び特開２００３−２１６０５号公報が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１５２５号公報
【特許文献２】特開２００２−３５３２８０号公報
【特許文献３】特開２００４−２２８３９４号公報
【特許文献４】特開平８−１６０５９８号公報
【特許文献５】特開２０００−５８４１０号公報
【特許文献６】特開２００２−８１９１４号公報
【特許文献７】特開２００３−１６４６３号公報
【特許文献８】特開２００３−２１６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先に述べたように、半導体製造工程における高集積化技術の発達による素子・配線の微細化に伴い、微細化技術である光近接補正（ＯＰＣ）技術を使い回路パターンが形成されるようになった。このように形成する回路パターンが微細になると、回路パターン端部の位置、回路パターン角部の丸まりの程度、近接する回路パターン間距離などの回路パターンの詳細な幾何学的特徴が半導体デバイス性能に影響を及ぼすようになり、従来のライン幅の寸法計測のみではレジストパターンの仕上がり状態を十分に評価できなくなる。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、半導体リソグラフィ工程において、微細化技術である光近接補正（ＯＰＣ）技術を使い回路パターンが形成されるようになっても微細パターンの仕上がり状態を評価することができるようにした寸法計測走査型電子顕微鏡システム並びに回路パターン形状の評価システム及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被露光基板に露光された露光回路パターンの観測データを取得する電子式若しくは光学式観測顕微鏡と、ＣＡＤ装置等から得られる前記露光回路パターンの設計データを入力する入力手段と、該入力手段で入力された露光回路パターンの設計データと前記観測顕微鏡により取得される露光回路パターンの観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す１次元或いは２次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出手段とを備えたことを特徴とする回路パターン形状の評価システム及びその方法である。
【０００８】
また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記定量化する幾何学的特徴は、回路パターンのライン幅の寸法値、回路パターン端部の設計位置からの後退寸法、近接する回路パターン間の距離、回路パターン角部の丸まりの程度、円形若しくは楕円形回路パターンの半径若しくは短径と長径との比、回路パターンの面積、の全て又は一部であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、更に、マスク設計処理部で作成されたマスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する入力手段を有し、該入力手段によって入力された前記マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める露光シミュレータを備え、前記評価指標算出手段において、露光シミュレータによって求められた転写回路パターンのデータと前記露光回路パターンの観測データとをマッチング処理して相関が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パターンのデータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けすることにより前記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンの観測データとを重ね合わせ処理するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記露光シミュレータにおいて、前記計算して求める転写回路パターンのデータは、光強度分布を適当な光強度で切断して得られる断面形状のデータ、或いは前記光強度分布を切断する光強度を変動させて各光強度で得られる断面形状のデータの内前記露光回路パターンの観測データと形状が近くなる選択された断面形状のデータであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記露光回路パターンの観測データ及び前記露光回路パターンの設計データの全て或いは一部を重ね合わせて表示する表示手段を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記定量化された幾何学的特徴量の全て或いは一部を表示する表示手段を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記露光シミュレータにおいて、前記マスクの回路パターンの設計データ及び前記転写回路パターンのデータの全て或いは一部を重ね合わせて表示する表示手段を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると判断された場合に、マスク設計処理部又は露光装置に対して、前記評価指標が許容範囲外である致命個所の位置情報、評価指標の種類及び評価指標値をフィードバックする手段を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記評価指標算出手段において、前記算出された評価指標が、許容範囲外であると判断された場合に、警告を出力する手段を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、実際にマスクに形成された回路パターンを所定の露光条件を有する露光装置を用いて被露光基板に露光された露光回路パターンのＳＥＭ観測データを取得する寸法計測走査型電子顕微鏡システム（測長ＳＥＭシステム）であって、ＣＡＤ装置等から得られる前記露光回路パターンの設計データを入力する入力手段と、該入力手段で入力された露光回路パターンの設計データと前記取得される露光回路パターンのＳＥＭ観測データとを重ね合わせ処理し、該重ね合せ処理された両者の差異を示す１次元或いは２次元の幾何学的特徴を定量化することによって前記露光の光近接補正評価のための評価指標を算出する評価指標算出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記測長ＳＥＭシステムにおいて、更に、マスク設計処理部で作成されたマスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とを入力する入力手段を有し、該入力手段によって入力された前記マスクの回路パターンの設計データと前記所定の露光条件とに基づいて前記マスクの回路パターンの設計データを被露光基板に露光した際の転写回路パターンのデータを計算して求める露光シミュレータを備え、前記評価指標算出手段において、前記露光シミュレータによって求められた転写回路パターンのデータと前記露光回路パターンのＳＥＭ観測データとをマッチング処理して相関が取れる転写回路パターンのデータの位置を算出し、該算出された転写回路パターンのデータの位置に前記露光回路パターンの設計データを差し替えて位置付けすることにより前記露光回路パターンの設計データと前記露光回路パターンのＳＥＭ観測データとを重ね合わせ処理するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光近接補正（ＯＰＣ）評価に必要な高精度且つ詳細な評価指標値を露光回路パターン（レジストパターン）の観測画像から算出することで、従来は出来なかった詳細なパターン形状評価が可能となり、マスク設計の効率化が図れる。
【００１９】
また、本発明によれば、各評価指標値は定量的に表現されるので、評価を効率的に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る半導体リソグラフィ工程で得られるレジストパターンにおける微細パターンの仕上がり状態を評価することができるようにした寸法計測走査型電子顕微鏡システム並びに回路パターン形状の評価システム及びその方法の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２１】
即ち、本発明は、半導体リソグラフィ工程で形成された回路パターンを電子式或いは光学式観測顕微鏡等で観測した画像データと回路パターンの設計データとの差異を定量化し、パターン形状状態をあらわす幾何学的特徴量を算出することにある。
【００２２】
特に、微細な回路パターンでは、回路パターン形状の僅かな違いがデバイス性能に影響を与えることから、上述の幾何学特徴量は高精度に求める必要があり、そのため設計回路パターンのデータと露光回路パターン（レジストパターン）の観測データとの差異を求めるための両データの重ね合わせ処理も高精度に行う必要がある。しかし設計データとレジストパターンは、前述のＯＰＥ（光近接効果）により、形状が大きく乖離している場合があるため、そのまま両パターンを用いて重ね合せ処理を正確に行うことは困難である。
【００２３】
そこで、本発明は、設計データとレジストパターンの観測データとの高精度の重ね合わせ処理を行う方法を提案し、微細なパターンの仕上がり状態を評価する為の高精度な幾何学特徴量を算出することを可能とした。
【００２４】
（１）実施の形態の全体の流れ
図２は、本発明に係る半導体リソグラフィ工程におけるＯＰＣ（光近接補正）評価フローの概要図である。
【００２５】
以下、フローを簡単に説明する。本フローの第１のステップ（Ｓｔｅｐ１）２０１では、例えば図５に示すマスク設計処理部５１７において、所望の動作を実現する露光回路パターンの設計データ（２００）をもとに、光近接効果（ＯＰＥ（Optical Proximity Effect））を考慮に入れたマスク設計を行い、マスクパターン（マスク露光パターン）を製造する。次に、第２のステップ（Ｓｔｅｐ２）２０２では、図５に示す露光装置５１９において、第１のステップ２０１で製造されたマスクパターンをもとに露光を行い、半導体ウェーハ上にレジストパターン（露光回路パターン）を形成する。次に、第３のステップ（Ｓｔｅｐ３）２０３では、形成したレジストパターンを例えば図５に示す寸法計測走査型電子顕微鏡（以下、測長ＳＥＭ）により計測し、ＳＥＭ画像のデータを得る。このようにレジストパターンを測長ＳＥＭにより計測し、ＳＥＭ画像を得るようにしたのは、半導体ウェーハ上に形成されるレジストパターンが１００ｎｍ〜８０ｎｍ、更にはそれ以下の６５ｎｍ〜３０ｎｍへと超微細化傾向にあるためである。レジストパターンが１００ｎｍ〜８０ｎｍ程度以上であれば、光学顕微鏡、例えば紫外光学顕微鏡でも寸法計測画像のデータを取得することは可能である。次に、第４のステップ（Ｓｔｅｐ４）２０４では、例えば図５に示す画像処理部５１１において、例えばマスク設計処理部５１７またはＣＡＤ装置から得られる最初の設計データ２００を基に露光シミュレーション処理２０６によって得られる転写パターンと第３のステップ２０３で測長ＳＥＭから得たＳＥＭ画像とで検索・照合処理することにより両者を重ね合わせ（マッチング処理し）、第５のステップ（Ｓｔｅｐ５）２０５では、第４のステップ２０４で重ね合わせした回路パターンの設計データとレジストパターンのＳＥＭ画像との差異を評価し、レジストパターンの出来ばえを評価し、その評価結果（ＯＰＣ評価ポイントに対するＯＰＣ評価指標算出結果）をワークステーション（全体制御部）５１５に提供してＧＵＩの画面等に出力する。該出力された評価結果において、形成されたレジストパターンが評価基準を満たす場合には、半導体ウェーハを次の半導体プロセス工程に進める（２０９）。一方、形成されたレジストパターンの出来ばえが評価基準を満たさない場合には、その情報をマスク設計処理部５１７でのマスク設計・作成ステップ（第１のステップ）２０１にフィードバックし（２０８）、マスク設計の修正を行い、再びマスクパターンを作成する。所望のレジストパターンが形成できるまで、本処理を繰り返し行う。ここでいう評価基準とは、形成したレジストパターンと設計データとの乖離の程度が、目標とする回路が正常に動作する許容範囲内で在るか否かを判断する基準である。本評価基準値は、回路設計段階（２００）あるいはマスクパターン設計段階（２０１）で、設計回路の動作特性等を鑑みて設定される。以上のようにして光近接補正（ＯＰＣ）評価を行い、所望のレジストパターンを得る為のマスクパターンを得る。
【００２６】
以下、本発明に係るＯＰＣ（光近接補正）評価の詳細について説明する。
【００２７】
（２）ＣＡＤ−ＳＥＭ重ね合わせ処理
測長ＳＥＭにおける一般的な計測ポイントの位置合わせは、ウェーハ上のアライメント用パターンを基準として、評価ポイントとアライメント用パターンとの位置関係（方向及び距離）を予め保存しておき、測定する際には、該アライメント用パターンから評価ポイントまでの、測長ＳＥＭのステージシフト若しくはビームシフトすることで行っている。しかし、ＯＰＣ評価のように高倍率（例えば計測視野５μｍ〜０．５μｍ）で計測を行う場合、アライメント用パターンからの評価ポイントまでの移動誤差の影響を受け、ＣＡＤデータとレジストパターンとの重ね合わせの精度が悪くなる。そこで、詳細なＯＰＣ評価を行う為に必要な数ｎｍ程度の重ね合わせ精度を行う為に、以下のような重ね合わせ処理を行う。
【００２８】
即ち、設計データとレジストパターンのＳＥＭ画像の重ね合わせ処理について述べる。上記の評価フローの第５のステップ５におけるレジストパターンの出来ばえ評価は、設計データ（３００）とレジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）との差異を評価することで実現する。その為、図３に示すように、露光回路パターンの設計データ（３００）とレジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）を重ね合わせ処理し（３０４）、両者の差異を定量化（数値化）（定量化する方法については後述）する。重ね合わせ処理は、両者をマッチング処理（詳細は後述）することで実現する。しかし設計データそのもの（３００）と、レジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）とでマッチング処理を行う場合、露光工程でのＯＰＥ（光近接効果）で、両者の形状が大きく乖離していることが多く、重ね合わせに失敗するか、若しくは重ね合わせの精度が悪くなる場合がある。
【００２９】
ところで、高精度なＯＰＣ評価に行う為には、設計データ（３００）とレジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）の重ね合わせ処理を高精度に行う必要がある。そこで、本発明では、設計したマクスパターンで露光した際に形成される転写パターン（３０２）について露光シミュレータ（図５に示すワークステーション（全体制御部）５１５）を用いて算出（図２に示す２０６）し、シミュレーションにより得られる転写パターン（３０２）とレジストパターン（３０３）とをマッチング処理（３０５）を行うことで、位置あわせの精度を向上させる。これは、設計データに比べて転写パターンのほうが、実際のレジストパターン形状に近いことにより、位置合わせの精度が向上するからである。
【００３０】
本方法の概要を、図３を用いて説明する。露光シミュレータ５１５は、マスク設計処理部５１７において設計データ（３００）を基に計算により作成されたマスクパターンのデータ（３０１）を基に、半導体ウェーハ上に形成されるレジストの転写パターンを算出（詳細は後述）する。算出した転写パターン（３０２）と実際のレジストパターン（３０３）とでマッチング処理を行い、両パターンの重ね合わせを行う（３０５）。ここでマスクパターン（３０１）に基づいて算出される転写パターン（３０２）と設計データ（３００）の位置関係は、シミュレーション処理内部で既知であるから、例えば画像処理部５１１でのＯＰＣ評価において、設計データ（３００）を転写パターン（３０２）に対して差し替えて位置付けすることで、設計データ（３００）とレジストパターン（３０３）を重ね合わせた結果を得ることができる（３０４）。
【００３１】
上述の露光シミュレーションを用いた転写パターンの算出方法の概要を、図４を用いて説明する。露光シミュレーション（露光シミュレータ５１５）に、マクスデータ（４０１）及び露光条件（光の波長λ、開口数ＮＡ、光源の見かけの大きさσ（Partial coherence）、デフォーカス等に関する条件）を入力することで、設計したマスクデータで露光した場合の光強度分布（４０３）が算出できる。当然、露光シミュレータ５１５には、マクスデータ（４０１）及び露光条件を入力する入力手段を有することになる。そして、図５に示すように、マスクデータ４０１については例えばマスク設計処理部５１７からネットワーク５１６を介して入力し、露光条件については露光装置５１９からネットワーク５１６を介して入力すればよい。この場合、入力手段としてはマスク設計処理部５１７、露光装置５１９及びネットワーク５１６で構成されることになる。
【００３２】
次に、露光シミュレータについて説明する。即ち、図４に示したように、露光シミュレータを用いることで、入力手段により入力された、計測対象（レジストパターン）を形成したマスクデータ（４０１）及び露光条件を基に、設計したマスク（レチクル）データで露光した場合の光強度分布（４０３）を算出する。図１３には露光の光学系と露光シミュレーションモデルの概略図を示す。光源面（１３００）から射出した照明は、レンズＬ１（１３０１）により露光マスクパターン（レチクル）（１３０２）を照射する。また光源面（１３００）の像は、レンズＬ１（１３０１）、レンズＬ２（１３０３）により瞳面（１３０４）に結像する。物体面（１３０２）の像は、レンズＬ２（１３０３）、レンズＬ３（１３０５）により像面（１３０６）に結像する。これらの光学系での各レンズの作用は、フーリエ変換及び逆フーリエ変換によってモデル化することができ、それぞれ光源面（１３００）から物体面（１３０２）へは逆フーリエ変換、物体面（１３０２）から瞳面（１３０４）へはフーリエ変換、瞳面（１３０４）から像面（１３０６）へは逆フーリエ変換で対応づけることができる。以上の対応づけを基にシミュレーションの流れを示したものが、図１３の破線枠内である。次の（１）〜（６）にシミュレーションの流を示す。
（１）照明の条件（光の波長λ、開口数ＮＡ、光源の見かけの大きさσ等）から光源の形状（１３０７）を決定する。
（２）照明（１３０７）を逆フーリエ変換し（１３０８）、物体面上の照明分布（１３１０）を求める。
（３）露光マスクパターン（レチクル）（１３０９（４０１））と（２）で算出した照明分布（１３１０）を掛算し、パターンが照明された状態（１３１１）を求める。
（４）（３）の算出結果（１３１１）をフーリエ変換し（１３１２）、瞳面でのパターンの回折像（１３１４）を求める。
（５）瞳面（１３１３）と、（４）の算出結果（１３１４）とを掛算し、瞳面通過後の回折像（１３１５）を求める。
（６）（５）を逆フーリエ変換し（１３１６）、像面のパターン（１３１７）を得る。
【００３３】
本手法により、照明の形状、開口数ＮＡ、照明光の波長λ、光源の見かけの大きさσ、設計データ３００に基づく露光マスク（レチクル）の形状、瞳の大きさ等を任意に指定することで、指定した露光条件及び露光マスクで形成される光強度分布（１３１７（４０３））を露光シミュレータ５１５で算出して例えば記憶媒体５１４に記憶することができる。
【００３４】
次に、上述した露光シミュレータ５１５の算出結果（光強度分布４０３（１３１７））についての、ＣＡＤデータ（設計データ）とＳＥＭ画像との、例えば図５に示す画像処理部５１１における重ね合せ処理への適用について説明する。即ち、露光シミュレータ５１５は、上記算出した光強度分布（４０３）をある光強度でスライス（４０２）し、その断面形状を転写パターン（４０４（３０２））として画像メモリ５１３に提供できる。
【００３５】
画像処理部（評価指標算出手段）５１１のＣＰＵ５１２は、画像メモリ５１３に記憶された転写パターン（４０４）とレジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）とを画像処理によりマッチング処理し、両パターンの重ね合わせ位置を算出する。
【００３６】
画像処理部（評価指標算出手段）５１１のＣＰＵ５１２でのマッチングの方法の一実施例としては、転写パターンとＳＥＭ画像の両画像からエッジ画像を算出し、両画像の例えば正規化相関をとり、その相関値が最大となる位置を重ね合わせ位置とする。
【００３７】
また露光シミュレータ５１５は、前述のスライスする光強度を変動させて（４０５）、各スライスでの断面形状を算出して画像メモリ５１３に記憶させ、画像処理部５１１が画像メモリ５１３に記憶された各スライスでの断面形状とレジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）とを画像処理でマッチングする方法もある。本方法を用いると、よりレジストパターンパターンに近い形状の転写パターン（３０２）とレジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）とのマッチングが可能となり、レジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）に対して設計データ（３００）を位置付けする転写パターン（３０２）の位置が高精度に求まることによって設計データ（３００）とレジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）との重ね合わせ精度がさらに向上される。なお、画像処理によるマッチング方法は、本例に限定するものではない。以上のようにして、画像処理部５１１において、設計データ（３００）とレジストパターン（３０３）の高精度の重ね合わせ処理を実現する。
【００３８】
即ち、露光シミュレーションにより得た光強度分布は、図４に（４０３）で示すようにウェーハ面（ＸＹ平面）方向に連続した値（光強度）の分布となる。ここで、適当な光強度で、この分布を切断（スライス）した断面形状（４０４）は、設計パターンに比べて、レジストパターンの測長ＳＥＭ画像（Ｔｏｐ−Ｄｏｗｎ  ＶＩＥＷ）に近い形状となる。そこで、露光シミュレータ５１５において、光強度分布を切断（スライス）する値（光強度）を変動させて各断面形状を画像メモリ５１３に記憶させる。画像処理部５１１は各断面形状とレジストパターンの測長ＳＥＭ画像とを重ね合わせ、最も形状の重なりの程度が高い（形状が似ている）断面を探索し、その断面形状をＣＡＤ（３００）−ＳＥＭ（３０３）のマッチング処理に用いれば、高精度なＣＡＤ−ＳＥＭの重ね合わせが実現できる。具体的には、光強度分布を切断（スライス）する値（光強度）を変動させ、各断面から得られるエッジ画像と、レジストパターンの測長ＳＥＭ画像から得られるエッジ画像とで、正規化相関によるマッチングを行い、相関値が最も大きくなる断面とのマッチング結果をマッチング結果とする。
【００３９】
（３）実施の形態で用いる測長ＳＥＭシステム（回路パターン形状の評価システム）の構成
ここでは、本発明のＯＰＣ評価に用いる測長ＳＥＭおよび周辺装置の構成の一実施例について説明する。図５は測長ＳＥＭシステムの構成を示すブロック図であり、破線５００で囲んだ部分が、測長ＳＥＭシステム上に構築されるＯＰＣ評価機能を実現する構成要素である。まず、ステージ５０９上に載置される試料であるウェーハ（被露光基板：液晶基板を含む）５０７には、例えば半導体リソグラフィ工程によって形成された測長ＳＥＭ画像を得るためのレジストパターンを有することになる。図５において、電子銃５０１より放出された一次電子線５０２はビーム偏向器５０４、ＥｘＢ偏向器５０５、対物レンズ５０６を経てステージ５０９上におかれたウェーハ５０７（液晶基板を含む）上に焦点を結んで照射される。電子線が照射されると、試料であるウェーハ５０７からは二次電子が発生する。ウェーハ５０７から発生した二次電子は、ＥｘＢ偏向器５０５により偏向され、二次電子検出器５０８で検出される。偏向器５０４による電子線の二次元走査、あるいは偏向器５０５による電子線のＸ方向の繰り返し走査と、ステージ５０９によるウェーハのＹ方向の連続的な移動に同期してレジストパターンを有する試料から発生する電子を検出することで、レジストパターン（露光回路パターン）の二次元の電子線像（測長ＳＥＭ画像）が得られる。二次電子検出器５０８で検出された信号はＡ／Ｄ変換器５１０によってディジタル信号に変換され、画像処理部５１１に送られる。画像処理部（評価指標算出手段）５１１はディジタル画像を一時記憶するための画像メモリ記憶媒体である５１３と、画像メモリ上の画像からＯＰＣ評価指標値の算出を行うＣＰＵ５１２を有する。全体制御はワークステーション（全体制御部）５１５によって行われ、必要な装置の操作、露光シミュレーション（図１３に示す）、また後述のＯＰＣ評価ポイント入力画面／ＯＰＣ評価指標算出結果の確認等がグラフィカルユーザーインタフェース（以下、ＧＵＩと表記する）によって実現できるようになっている。また、記憶媒体（記憶装置）５１４、ワークステーション５１５は外部のネットワーク５１６につながっており、外部とのデータのやりとりが可能な構成となっている。また、算出したＯＰＣ評価指標値は記憶媒体（記憶部）５１４から、ネットワーク５１６を通して、マスク設計処理部５１７、露光装置５１９にフィードバックできる。
【００４０】
また、記憶部５１４には、ＣＡＤ装置（図示せず）またはマスク設計処理部５１７等から露光回路パターン（レジストパターン）の設計データ（６０１）が入力されて記憶されることになる。これによって、評価指標算出手段（画像処理部）５１１は、評価指標値を算出することが可能となる。
【００４１】
（４）評価指標の算出
ここでは、詳細なＯＰＣ評価を行う為に、評価指標算出手段（画像処理部）５１１で算出する評価指標値について説明する。詳細なＯＰＣ評価を行う為には、従来から行っているパターンのライン幅の寸法計測だけではなく、それ以外のレジストパターンの出来ばえ評価に重要となる幾何学的特徴を表す評価指標を算出する必要がある。
【００４２】
図６に、その評価指標の一実施例を示す。図６は、画像メモリ５１３に記憶されたレジストパターン（６００）のＳＥＭ画像に、記憶部５１４に記憶された設計データ（６０１）を例えばワークステーション５１５の表示画面に重ね合わせて表示したものである。詳細なＯＰＣ評価の為の評価指標種（評価指標の種類）（図８に示す８１０）としては、以下の例があげられる。ＣＤ値（６０２）、ＧＡＰ値（６０３）、パターン間距離（６０４）、形状指標（コーナの丸まり度（６０５））、ホール径（６０６）。
【００４３】
各指標値を以下に説明する。ＣＤ値（６０２）は、レジストパターンのライン幅を定量化するものである。ＧＡＰ値（６０３）はＯＰＥ（光近接効果）によりレジストパターン端部が図６のように設計パターンで目論んでいる位置から後退した幅を定量化するものである。パターン間距離（６０４）は隣接するパターンとの距離を定量化するものである。コーナの丸まり度（６０５）は、設計パターンのコーナの丸まりを定量化するものである。ホール径（６０６）はコンタクトホール等の円形（或いは楕円形）パターンの半径（或いは長径、短径）を定量化するものである。ここの上げた評価指標値は、一実施例であり、レジストパターンの幾何学的な特徴を表す評価指標であれば、これに限定するものではない。
【００４４】
上述の指標値（例えばＣＤ値、ＧＡＰ値、パターン間距離、コーナの丸まり度、ホール径）が回路設計時の設定値の許容範囲外になれば、形成する半導体素子のデバイス特性が所望の性質と異なり、回路の動作不良の原因となる可能性があり、また半導体素子のレイヤ間の結線不良が発生（後述）することでも、回路の動作不良の原因となる可能性がある。そこで、本発明で示す詳細な評価指標値を用いてレジストパターンの出来ばえ評価することで、詳細なＯＰＣ評価を実現することが可能となる。
【００４５】
（５）ＧＵＩ表示
ここでは、図７および図８を用いて、本発明に係るＯＰＣ評価方法を実現する計測機器（例えば図５に示す測長ＳＥＭシステム）の例えばワークステーション５１５における入力及び出力ＧＵＩについて説明する。
【００４６】
（５．１）入力画面：測定ポイントの入力
ここでは、本発明のＯＰＣ評価を行う計測機器の入力画面の一実施例について説明する。形成するレジストパターンで、所望の形状との微小な差異がデバイス特性上の致命的な不良原因になるパターン及びプロセス条件の変動によりレジストパターンが崩れやすく不安定である個所が、レジストパターンの形成状態の評価が必要なポイント（以下、致命ポイント）となる。致命ポイントは、マスクパターン設計段階で露光シミュレーションを用い、所望のデバイス特性示すパターン形状を得る為のプロセスマージンが小さな個所として算出できる。この算出した致命ポイントのＣＡＤデータ上での位置情報を記憶部５１４に保存しておく。設計したマスクパターンで露光した後に、形成されたレジストパターンを評価する際に、致命ポイントから評価を行うポイントを選択する。
【００４７】
例えばワークステーション５１５において、ユーザに示す入力画面の一実施例を図７に示す。本入力画面では、ＯＰＣ評価を行う致命ポイントを選択するＧＵＩ（７０１）を有す。ここでは、設計データ上で致命ポイントを表示（７１８）し、そのうち評価を行う領域（致命ポイントの全て或いは一部）（７０２）を指定する機能を有す。また本入力画面では、前述のシミュレーションを用いて高精度の設計データとＳＥＭ画像のマッチングを行う場合のシミュレーションの露光条件（光の波長λ、開口数ＮＡ、光源の見かけの大きさσ、デフォーカス等の条件）入力用ＧＵＩ（７０７）を有す。さらに評価モード選択画面（７０８）を有す。自動計測モード（７０９）では、指定された領域内の各致命ポイントから自動的に評価指標値を算出する。その際に計測パターン種（７１１）を指定することで、指定領域内の任意の致命ポイントを評価することを可能とする。例えばラインパターン（７１２）、ホールパターン（７１３）等のパターン種とサイズ（ライン幅、ホール径など）を指定することが可能である。評価モード選択画面（７０８）のマニュアル計測モード（７１０）では、計測する致命ポイントをマニュアルで指定し、その致命ポイントのパターンで計測する個所、計測指標種（評価指標の種類）（７１４）などをマニュアルで指定することが可能である。以上のようにして、本入力画面によりＯＰＣ評価個所を指定することが可能となる。
【００４８】
（５．２）出力画面：ＳＥＭ画像へのＣＡＤデータのオーバレイ表示及び評価指標の提示
ここでは、算出した各ＯＰＣ評価指標のユーザへの提示方法について述べる。図８は、例えばワークステーション５１５において、評価指標のＧＵＩ出力画面の一実施例である。ここに示した表示機能の一部若しくは全てを含んだＯＰＣ評価情報表示機能を本発明は有する。本出力画面は、レジストパターンのＳＥＭ画像（８０２）、設計データ（８０３）、シミュレーション結果、パターン許容範囲の全て若しくは一部を重ね合わせて提示するＧＵＩ（８０１）を有する。ＳＥＭ画像（８０２）は、ＯＰＣ評価を行うポイントのレジストパターンを測長ＳＥＭ計測によって得て画像メモリ５１３に記憶された画像である。図３に示す如く、前述のレジストパターンのＳＥＭ画像（３０３）と転写パターンのデータ（３０２）との照合・検索処理（前述）した転写パターンの位置へ位置付けされた設計データ（８０３）をＳＥＭ画像（８０２）上に重ね合わせて表示する。シミュレーション結果は、マスクパターン（３０１）及び露光条件をもとに、露光シミュレータ５１５を用いて、算出した転写パターン（３０２）をＳＥＭ画像（３０３）上に重ね合わせて表示する。
【００４９】
ＯＰＣ評価の為の評価指標としてのパターン許容範囲は、図９に示すように生成するレジストパターンの形状の許容範囲をレジストパターンのＳＥＭ画像（９００）上に重ね合わせることで、ＧＵＩで分かりやすく表示する。本図では、パターンの最大許容範囲（９０１）及び最小許容範囲（９０２）を示している。図８に示した画像表示領域（８０１）には、計測ポイントも重ねて表示する機能を有しており、計測ポイントで算出する評価指標の種類、例えば前述のＣＤ値（８０４）、ＧＡＰ値（８０５）、パターン間隔（８０７）、角の丸まり度（８０６）、ホール径（８０８）等も、一部若しくは全てを重ね合わせて表示することが可能である。その際の、評価指標の種類、計測個所、計測結果を全項目若しくは一部を選択して表示することが可能である。また評価指標値を算出する目的に応じて、評価モードを選択可能とする機能（８０９）を有する。例えば、マスク評価モード（８１６）は、算出したＯＰＣ評価指標をマスク設計のステップ（マスク設計処理部５１７）に対してフィードバックするモード（前述）である。プロセス評価モード（８１７）は、算出したＯＰＣ評価指標を露光・プロセス条件の変動を捉え、許容範囲外であれば、アラームを鳴らすモードである（詳細は後述）。また算出する評価指標値を選択するＧＵＩ（８１０）を有する。選択された評価指標を、入力画面で設定された評価ポイントから算出する。各指標値の算出結果は本出力画面上に表示するようになっている。前述のＳＥＭ画像との重ね合わせた画像を提示する領域（８０１）において表示するデータを選択するＧＵＩ（８１５）を有する。表示選択できる項目の一例として、測長ＳＥＭ画像表示（８１１）、設計データ表示（８１２）、シミュレーション結果表示（８１３）、レジストパターンの形状許容範囲表示（８１４）等が上げられる。また算出した評価指標値は、本画面上に表示する、或いは、記憶媒体に保存する。以上のようなＧＵＩによって、算出した詳細なＯＰＣ評価指標値をユーザに提示する。
【００５０】
（６）プロセス評価
ここでは評価指標をプロセス評価に用いる方法について説明する。量産ラインにおいて、上述と同様に設計データとレジストパターンのＳＥＭ画像との乖離の程度を評価指標値により定量化する。図１０はプロセス評価フローの概念図である。図中の破線で囲まれた領域のフローは、半導体製造プロセス（１００１）の流れを示している（左から右に進む）。露光工程（１００２）、現像工程（１００３）を経て、エッチング工程（１００４）を行う。本評価方法では、現像工程後（１００３）、ウェーハ上に形成したレジストパターンを測長ＳＥＭにより計測（１００９）し、上述と同様に、計測により得られたレジストパターン（露光回路パターン）のＳＥＭ画像とレジストパターンの設計データ（１００５）との重ね合わせ処理（１０１０）を行う。重ね合わせ処理は、レジストパターンの設計データ（１００５）をもとに計算して作成したフォトマスクパターンのデータ（１００６）と露光条件をもとに、露光シミュレーション（１００７）によって、転写パターンのデータ（１００８）を算出する。この算出された転写パターンのデータと、レジストパターンのＳＥＭ画像との重ね合わせ処理（１０１０）を行い、転写パターンのデータ（１００８）とレジストパターンの設計データ（１００５）の位置関係は、シミュレーション内部で既知であるから、転写パターンのデータ（１００８）とレジストパターンの設計データ（１００５）を差し替えて位置付けすることによって、ＳＥＭ画像と設計データの重ね合わせる（１０１０）。次に重ね合わした設計データとレジストパターンのＳＥＭ画像との差異を算出し、レジストパターンの出来ばえを評価（１０１１）する。形成されたレジストパターンが評価基準を満たす場合は、次のプロセス工程に進む（１０１３）。一方、形成されたレジストパターンの出来ばえが評価基準を満たさない場合は、その情報を露光装置５１９にフィードバック（１０１２）し、露光・プロセス条件の補正を行う。また、その情報をマスク設計処理部５１７にフィードバックして、マスク設計に修正を加える。なお、１０１４は、本発明に係るＯＰＣ評価機能を備えた測長ＳＥＭシステム（回路パターン形状の評価システム）を示す。
【００５１】
ここでいう評価基準とは、形成したレジストパターンと設計データとの乖離の程度が、目標とする回路が正常に動作する許容範囲内で在るか否かを判断する基準である。図１２は、算出した評価指標が許容範囲を満たすレジストパターン（１２００）と許容範囲を満たさないレジストパターン（１２０５）の一実施例を示したものである。本実施例では、パターンのＣＤ値（１２０２）、ＧＡＰ値（１２０３）を算出する例であり、設計データ（１２０６）とレジストパターン（１２０５）が大きく乖離することで、ＣＤ値（１２０２）、ＧＡＰ値（１２０３）が許容範囲外であれば、レジストパターンの出来ばえ不良であると判断でき、次のプロセス工程へ進むことを停止し、露光・プロセス条件の変動量が大きくなることで形成したレジストパターンに不良が発生したことを警告する。さらに、前述ように、不良個所の評価情報をＧＵＩ表示し、評価指標の種類、評価指標値をユーザに提示する。
【００５２】
ユーザは、露光装置５１９における露光・プロセス条件の補正を、その情報を参考にして行う。以上によって、詳細なレジストパターン評価が可能となり量産ウェーハの歩留まり向上を図れ、また詳細な評価指標値を算出し、それをＧＵＩで分かりやすく表示することで、プロセス評価の効率化、ユーザ負担の軽減が図れる。
【００５３】
（７）前或いは後工程の設計パターンの重ね合わせ
ここでは、ＯＰＣ評価を行う際に、観測データの前或いは後の工程での設計パターンを用いてＯＰＣ評価を行う方法について説明する。ウェーハ上に形成する回路の構成は、一層ではなくウェーハ厚さ方向に何層に亘って重ねられ形成される。異なるレイヤのパターンは異なるマスクによって転写され形成されるものであり、個々のデバイスにおいて回路を構成するためには、その異なるレイヤのパターン間の結線も必要となる。つまり前或いは後工程のレイヤで形成するパターンとの相対位置関係が重要と成る。その一実施例を図１１に示す。本例では、レジストパターンのＳＥＭ画像（１１０５）に、後工程のビア（１１００）が結線される。よってレジストパターンのＳＥＭ画像（１１０５）と後工程のビアの設計データ（１１００）の両パターンの重なりが許容範囲内に納まっている必要がある。そこで、本発明のＯＰＣ評価方法では、レジストパターンのＳＥＭ画像に前或いは後工程の設計パターンを重ね合わせることで、レイヤ間の結線の評価を可能とする。設計データとレジストパターンの重ね合わせ処理は、前述と同様の方法を用いて、観測しているレジストパターンと同レイアの設計データとレジストパターンの重ね合わせ処理を行う。各レイヤ間の位置関係は、設計データに保存されているので、レジストパターンと同レイヤの設計データとの重ね合わせ結果をもとに、設計データを前或いは後工程のレイアの設計データと差し替えることで、観測しているレジストパターンのＳＥＭ画像に前或いは後工程のレイヤの設計データを重ね合わせることが可能である。評価指標は、レジストパターン端部（１１００）と設計データ（１１００）との間隔（１１０１、１１０２）、重なっている個所の面積（１１０３）等がある。これらの評価指標値が、許容範囲内に納まっているか否かで評価する。以上により、異なるレイア間でパターンの結線関係を考慮したＯＰＣ評価が可能となる。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、測長ＳＥＭ等による半導体リソグラフィ工程での形成パターンの形状評価において、今後の半導体設計パターンの微細化に伴い重要となる評価指標を提案し、その指標値のユーザへの提示方法、及び利用方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、半導体設計パターンの微細化に伴い今後重要となる高精度かつ詳細なＯＰＣ評価が可能となり、また評価結果をユーザに分かりやすく提示することにより評価の効率化が図れ、今後ますます増加する多品種少量の半導体製品の早期量産に貢献できることから、産業上の利用の可能性は非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】フォトマスクパターンと露光回路パターン（レジストパターン）との関係を説明する図である。
【図２】本発明に係るＯＰＣ評価の一実施例を示すフロー図である。
【図３】本発明に係る露光シミュレータ利用による重ね合わせ処理の一実施例を説明するための図である。
【図４】本発明に係る露光シミュレーションの利用の一実施例について説明するための図である。
【図５】本発明に係る測長ＳＥＭシステムまたは回路パターン形状の評価システムの一実施例を示す構成図である。
【図６】本発明に係るＯＰＣ評価指標の一実施例を説明するための図である。
【図７】本発明に係るＯＰＣ評価ポイント入力用ＧＵＩ（入力画面）の一実施例を示す図である。
【図８】本発明に係るＯＰＣ評価指標のＧＵＩ表示例（出力画面）の一実施例を示す図である。
【図９】本発明に係る許容範囲の表示の一実施例を示す図である。
【図１０】本発明に係る評価指標値を用いたプロセス評価の一実施例を示す図である。
【図１１】本発明に係る他レイアの設計データの重ね合わせ表示の一実施例を示す図である。
【図１２】本発明に係る評価指標値を用いたプロセス評価の一実施例を示す図である。
【図１３】本発明に係る露光シミュレータによる露光シミュレーンションの一実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
３００…露光回路パターンの設計データ、３０１…マスクパターンの設計データ、３０２…露光回路パターンの転写パターン（シミュレーション結果）、３０３…露光回路パターン（レジストパターン）のＳＥＭ画像、４０１…マスクデータ、４０２…スライス、４０３…光強度分布、４０４…スライスした断面形状のデータ、５００…ＯＰＣ評価機能を有する測長ＳＥＭ、５０１…電子銃、５０３…コンデンサレンズ、５０４…偏向器、５０５…ＥｘＢ偏向器、５０６…対物レンズ、５０７…ウェーハ（被露光基板）、５０８…二次電子検出器、５０９…ステージ、５１０…Ａ／Ｄ変換器、５１１…画像処理部（評価指標算出手段）、５１２…ＣＰＵ、５１３…画像メモリ、５１４…記録媒体（記憶装置）、５１５…全体制御部（ワークステーション；露光シミュレータ）、５１６…ネットワーク、５１７…マスク設計処理部、５１９…露光装置、５２０…コントローラ、７０１…入力画面のＧＵＩ、７０７…露光条件入力用ＧＵＩ、７０８…入力評価モード選択画面、７１１…入力計測パターン種選択画面、７１４…入力評価指標種選択画面、８０１…出力画面のＧＵＩ、８０９…出力評価モード選択画面、８１０…出力評価指標種選択画面、８１５…各種出力表示選択画面、１００１…半導体製造プロセス、１００２…露光工程、１００３…現像工程、１００４…エッチング工程、１０１４…ＯＰＣ評価機能を備えた測長ＳＥＭシステム（回路パターン形状の評価システム）。
【図１】
2006126532.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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