(57)【要約】      （修正有）【課題】描画されたパターン中から確実かつ精度高くかつ高速かつ人手に頼ることなく対象パターンを特定し、測長などする方法を提供する。【解決手段】  設計データで表現されるパターンに、プロセスシフト情報を加味した第１のパターンを作成するステップＳ１〜Ｓ４と、描画されたパターンを拡大するステップＳ５、Ｓ６と、特定対象の第１のパターン、あるいは特定対象の第１のパターンとその周辺のパターンを含め、拡大されたパターン、あるいは拡大されたパターンとその周辺の拡大されたパターンを含めてパターンマッチングするステップＳ７と、パターンマッチングして一致あるいは最も一致した拡大されたパターンを出力するステップＳ８〜Ｓ１０とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
描画された微細なパターンを特定するパターン特定方法において、
設計データで表現されるパターンに、プロセスシフト情報を加味した第１のパターンを作成するステップと、
描画されたパターンを拡大するステップと、
特定対象の前記第１のパターン、あるいは特定対象の前記第１のパターンとその周辺のパターンを含め、前記拡大されたパターン、あるいは前記拡大されたパターンとその周辺の拡大されたパターンを含めてパターンマッチングするステップと、
前記パターンマッチングして一致あるいは最も一致した拡大されたパターンを出力するステップと
を有することを特徴とするパターン特定方法。
【請求項２】
前記プロセスシフト情報に加え、更に、パターンを描画するレジストのトーンデータを加味して前記第１のパターンを作成することを特徴とする請求項１記載のパターン特定方法。
【請求項３】
前記設計データのパターンの位置情報、および前記第１のパターンのパターンサイズで表される１つのパターンあるいは当該１つのパターンを含む複数の周辺のパターン群と、前記拡大された１つのパターンあるいは当該１つのパターンを含む複数の周辺のパターン群とをパターンマッチングすることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のパターン特定方法。
【請求項４】
前記プロセスシフトは、描画プロセスシフト、現像プロセスシフト、およびエッチングプロセスシフトのいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のパターン特定方法。
【請求項５】
前記特定したパターンの画像中に、指定された測定位置を表示することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のパターン特定方法。
【請求項６】
前記特定したパターンにマークを表示あるいは特定したパターンを特定色で表示し、他のパターンと識別可とすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のパターン特定方法。
【請求項７】
前記特定したパターン中の指定された場所のサイズを測長することを特徴とするパターン特定方法。
【請求項８】
描画された微細なパターンを特定するパターン特定装置において、
設計データで表現されるパターンに、プロセスシフト情報を加味した第１のパターンを作成する手段と、
描画されたパターンを拡大する手段と、
特定対象の前記第１のパターン、あるいは特定対象の前記第１のパターンとその周辺のパターンを含め、前記拡大されたパターン、あるいは前記拡大されたパターンとその周辺の拡大されたパターンを含めてパターンマッチングする手段と、
前記パターンマッチングして一致あるいは最も一致した拡大されたパターンを出力する手段と
を備えたことを特徴とするパターン特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、描画された微細なパターンを特定するパターン特定方法およびパターン特定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ＬＳＩやマスク（レティクル）上に描画した微小なパターンの寸法を測定し、品質や歩留まりなどを向上させることが行われている。
【０００３】
従来、描画したパターンを走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭという）で細く絞った電子線ビームで走査し、放出される２次電子を検出して画面上に同期してＳＥＭ像を表示し、当該ＳＥＭ像上に当該パターンの拡大パターンを表示させ、人が設計データを参照し、測定しようとするパターンを指定して精密に測定していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、半導体ＬＳＩパターンの積密度が高くなり、設計パターンの寸法が０．０３６μｍ、精度が±０．００５μｍ程度にも微細化されると共に、似たようなパターンの数が非常に多くなると、人が設計データを表示させ、測定対象のパターンを画像上で十分に確認して特定し、精密測長することが困難になってきたと共に、測長する対象のパターンの数（例えば数百から数千）が増大し、人が１つ１つ特定することは事実上できないという問題が生じた。
【０００５】
特に、パターンの寸法が上述したように小さくなると、レジストのプロセス（描画、現像、エッチングなどのプロセス）により、設計データよりも実際に描画して作成したパターンの幅が大きくなったり、小さくなったりする影響の度合いが大きくなり、当該レジストのプロセスによる影響を考慮しないと、幅が同じようであるが、わずかに異なる複数のパターン中から測長などしようとするパターンを人が特定すことは極めて困難で、ミスが発生するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するため、設計データをもとにレジストのトーンデータ（ポジ、ネガ）、レジストのプロセスシフトを反映したパターンと、半導体ＬＳＩやマスク上に描画されたパターンを拡大表示したパターンとをマッチングして測定対象パターンを特定し、測長などするようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、パターンの寸法が微細化かつパターン数が膨大となっても、設計データ、トーンデータ、プロセスシフトをもとに描画されたパターン中から確実かつ精度高くかつ高速かつ人手に頼ることなく対象パターンを特定し、測長などすることを実現した。
【実施例１】
【０００８】
次に、本願発明を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に適用した測長装置を例に以下詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
図１において、Ｓ１は、設計情報および測長情報を取得する。これは、右側に記載したように、ＳＥＭで測長しようとするパターンを持つ例えばマスク（レチクル）の測長対象のパターンと測長個所について、
・パターン位置座標（Ｘ，Ｙ）（設計上のパターンの中心位置）
・パターンサイズ（ａ，ｂ）
・測長情報（測定個所：内側、測定方向：左右）
などを図示外のデータベース（例えばＣＡＤデータのデータベース）から取得あるいは入力する。    
【００１０】
Ｓ２は、プロセスシフトを加える。これは、後述する図３から図５で説明する、パターン作成に使用するレジストのプロセスシフト（描画プロセスシフト、現像プロセスシフト、エッチングプロセスシフトのうちの必要なもの）を加えて、実際に当該レジストで作成されるパターン（サイズ）を予測する。
【００１１】
Ｓ３は、トーンデータを取得する。これは、パターン作成に使用するレジストのポジ、ネガの区別を表すトーンデータを取得し、ポジあるいはネガのいずれかを決定する。
【００１２】
Ｓ４は、画像表示する。これは、Ｓ１で取得した設計データのパターンに、Ｓ２で取得したプロセスシフトを加え、更に、Ｓ３で取得したトーンデータを考慮し、使用するレジストで作成したときの、予想されるパターンのサイズを計算し、当該計算後のパターンを表示する（測長対象のパターンとその近傍のパターンを合わせて画面上に表示する（例えば図２の（ｃ）あるいは（ｅ）に示すいずれかのように表示する））。
【００１３】
Ｓ５は、ＳＥＭのステージを、（Ｘ、Ｙ）に移動する。
Ｓ６は、ＳＥＭ画像を取得する。これら、Ｓ５、Ｓ６は、Ｓ１で取得した測定対象のパターン位置座標（Ｘ、Ｙ）にＳＥＭのステージを移動し、ＳＥＭで２次電子画像を生成し、例えば図２の（ｄ）（トーンデータがネガ）あるいは（ｆ）（トーンデータがポジ）の実マスクパターン画像（レジストを塗布して設計データのパターンを露光して現像、エッチングした後のパターンのＳＥＭ画像）を取得して表示する。
【００１４】
Ｓ７は、Ｓ４とＳ６の両画像のパターンマッチングを行う。
Ｓ８は、測長対象パターンのパターンマッチングを行う。これらＳ７、Ｓ８は、Ｓ７で、まず、レジストのプロセスシフト、トーンデータを設計データで表されるパターンに反映した後のパターン中の測長対象のパターンとその周辺のパターンとを含め、Ｓ６で取得した実マスクパターン画像とをパターンマッチング（公知の手法であって、両パターン群の位置とその大きさを所定範囲内で少しづつ変えながマッチングして一致する度合い（例えば面積あるいは面積割合）を求めることを繰り返して最も一致する両パターンを特定）し、次に、Ｓ８で測長対象のパターンについて両画像をパターンマッチングし（両パターンの一致する度合い（例えば面積あるいは面積割合）を求め）、ここでは、エラー率（一致しない度合い）を求める。これらにより、最初に、設計データ上で指定された測長対象のパターンが実マスクパターン上のいずれのパターンであるかを周辺のパターンを含めた情報で特定し、次に、特定されたパターン間でパターンマッチングを行って、そのエラー率（一致しない度合い）を求める。
【００１５】
Ｓ９は、エラー率以内か判別する。これは、Ｓ７、Ｓ８で求めたエラー率が所定エラー率（多数の実験を繰り返して一致しない場合の所定エラー率）以内か判別する。ＹＥＳの場合には、エラー率以内と判明したので、Ｓ１１に進む。ＮＯの場合には、Ｓ１０で所定回数、両画像をマッチングする位置を所定領域内でシフトしてＳ７、Ｓ８のパターンマッチングを行いそのときのエラー率を求めることを繰り返し、所定回数繰り返しても所定エラー率以内にならないときは、操作者にメッセージを表示して測長対象のパターンの指定を促し、指定されたときにＳ１１に進む。
【００１６】
Ｓ１１は、測長する。これは、Ｓ９のＹＥＳで自動的にパターンマッチングでエラー率小で特定された実マスクパターン画像上のパターンについて、あるいはエラー率が大きくて自動で特定できず、操作者によって指定された画像上のパターンについて、Ｓ１で指定された測長情報（例えば測定個所：内側、測長方向：左右）にもとづき測長し、終了する。
【００１７】
以上のように、設計情報上の測長対象のパターンの座標（Ｘ，Ｙ）．パターンサイズ（ａ，ｂ），使用するレジストのプロセスシフト（描画プロセスシフト、現像プロセスシフト、エッチングプロセスシフト）、使用するレジストのトーンデータ（ポジあるいはネガ）をもとに、システムが当該レジストで作成されたパターンの予測されるパターンを算出し、当該算出したパターンとその周辺のパターンと、実画像上のパターン群とをパターンマッチングして実画像の測定対象のパターンを特定して所定エラー率以内のときに、特定されたパターンについて指定された個所の測長を高精度かつ高速かつ多数個所を迅速に行うことが可能となる。以下順次詳細に説明する。
尚、Ｓ１からＳ３は、コンピュータ上でプログラムにより動作する情報取得手段１が実行する。Ｓ４は、画像生成・表示手段２が実行する。Ｓ５、Ｓ６は、実画像表示手段が実行する。Ｓ７からＳ１０は、特定手段４が実行する。Ｓ１１は、測長手段が実行する。
【００１８】
図２は、本発明の説明図（その１）を示す。
図２の（ａ）は、設計データを模式的に表した様子を示す。設計データは、マスクのパターンの設計データ、通常は、ＣＡＤデータであって、図示のように、各種パターンを設計したデータである。
【００１９】
図２の（ｂ）は、ＣＡＤデータの例示す。ＣＡＤデータは、通常、データベースに格納されている。ＣＡＤデータに、マスクのパターンを形成するためのレジストの情報である
・トーン情報：
・ポジあるいはネガ
・プロセスシフト情報：
・描画プロセスシフト
・現像プロセスシフト
・エッチングプロセスシフト
を反映し、ポジ型の場合には図２の（ｃ）、ネガ型の場合には図２の（ｅ）に示すパターンを生成する（図３、図４を用いて詳述する）。通常、トーン情報およびプロセスシフト情報は、ＣＡＤデータとは別に記憶し、操作者から使用するレジストの種別、およびポジあるいはネガの指定に対応して、下記の図２の（ｃ）あるいは（ｅ）に示すパターンを生成する。
【００２０】
図２の（ｃ）は、ＣＡＤデータ上のパターンについて、ネガ型のレジストに露光して現像、エッチングし、かつ、プロセスシフトを加えた後の予想されるパターンの例を模式的に示す。図示の黒部分がレジストの残ったパターン部分である。
【００２１】
図２の（ｄ）は、ＣＡＤデータ上のパターンを用い、ネガ型のレジストに露光して現像、エッチングした実際のパターンのＳＥＭによる２次電子画像上のパターンの例を示す。ここで、矩形パターンは、例えばガラス基板上に均一に成膜したＣｒ膜が残ったパターン部分であり、その周辺の暗い部分はＣｒ膜が除去されて基板のガラスが表れた部分のパターンである。尚、ガラス基板上にＣｒ膜を均一に成膜した場合は、図示のように表示されるが（パターン部分（Ｃｒ膜）が白く、パターン以外の部分（ガラス基板）が灰色となるが）、Ｃｒ膜の変わりにモリブデン・シリサイドなどの膜をガラス基板上に形成すると、逆となる（パターン部分（モリブデン・シリサイド膜）が灰色、パターン以外の部分（ガラス基板）が白くなる）。いずれにしても、基板（ガラス）上に成膜する膜および基板自身をＳＥＭで観察したときの明るさに依存する。以下、Ｃｒ膜を基板（ガラス）上に成膜した場合を例に説明する。
【００２２】
図２の（ｅ）は、ＣＡＤデータ上のパターンについて、ポジ型のレジストに露光して現像、エッチングし、かつ、プロセスシフトを加えた後の予想されるパターンの例を模式的に示す。図示の白部分がレジストの除去された部分である。
【００２３】
図２の（ｆ）は、ＣＡＤデータ上のパターンを用い、ポジ型のレジストに露光して現像、エッチングした実際のパターンのＳＥＭによる２次電子画像上のパターンの例を示す。ここで、矩形パターンは、例えばガラス基板上に均一に成膜したＣｒ膜が除去されたパターン部分（ここでは、基板（ガラス）が表れた部分）であり、その周辺の明るい部分はＣｒ膜が残った部分である。
【００２４】
以上のように、ＣＡＤデータをもとにトーン情報（ネガあるいはポジ）および後述するプロセスシフト情報を反映して計算したパターン群を図２の（ｃ）あるいは（ｅ）のように表示すると共に、実際にＣＡＤデータをもとにトーン情報（ポジ、ネガ）で指定されたネガあるいはポジのレジストを基板に均一に塗布して当該ＣＡＤデータで露光した後、現像、エッチングして形成したパターンをＳＥＭで観察し、その実マスクパターンを図２の（ｄ）あるいは図２の（ｆ）のように取得することが可能となる。そして、図２の（ｃ）と図２の（ｄ）（あるいは図２の（ｅ）と図２の（ｆ））とをパターンマッチングして測長対象のパターンを特定し、更に、測長対象のパターン同士をマッチングし、所定エラー率以下のときに当該特定した測長対象のパターン（図２の（ｄ）あるいは（ｆ）上の測長対象のパターン）について、指定された測長を実行することが可能となる。
【００２５】
尚、プロセスシフトは、レジストの種類、厚さより、値が若干異なるので、予めレジストの種類と厚さに対応づけてプロセスシフト（描画、現像、エッチングのプロセスシフト）を登録しておき、測定時に、レジストの種類と厚さを指定して登録されている中から該当するもののプロセスシフトを取り出して使用する。また、測定時に、レジストのプロセスシフト（描画、現像、エッチング）およびトーンデータ（ネガ、ポジの区別）を入力して指定するようにしてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の説明図（その２）を示す。
図３の（ａ）は、設計情報および測長情報の例を示す。設計情報（例えばＣＡＤデータ）は、基準点（０，０）を基点に、ＸＹ座標系で表現され、パターンの中心座標と、パターンサイズ（横、縦のサイズ）で表示される。例えば図示の矩形１、矩形２は下記のようになる。
【００２７】
・矩形１：
・パターン位置座標：（ｘ１、ｙ１）
・パターンサイズ：ａ１×ｂ１
・測長情報：
・測定個所：パターンの内側（あるいは外側）
・測定方向：左右（あるいは上下）
・その他：測定場所（パターンの中央部分など）
・矩形２：
・パターン位置座標：（ｘ２、ｙ２）
・パターンサイズ：ａ２×ｂ２
・測長情報：
・測定個所：パターンの内側（あるいは外側）
・測定方向：左右（あるいは上下）
・その他：測定場所（パターンの中央部分など）
図３の（ｂ）は、プロセスシフト情報を反映した後の矩形１のパターン情報例を示す。ここでは、図示の下記の情報となる。
【００２８】
・矩形１：（ｘ１，ｙ１，ａ１，ｂ１）＋トーンデータ
＋（（Δ１１、Δ１１’）＋（Δ１２、Δ１２’）＋（Δ１３、Δ１３’））
ここで、矩形１は図３の（ａ）の矩形１を表す。（ｘ１，ｙ１，ａ１，ｂ１）は、図３の（ａ）の矩形１のパターンの中心位置のＸ座標＝ｘ１、Ｙ座標＝ｙ１，パターンのＸ方向サイズ＝ａ，Ｙ方向サイズ＝ｂである。トーンデータは、ネガあるいはポジのいずれかのデータである。（Δ１１、Δ１１’）は、描画（描画プロセスシフト）であって、使用したレジストの描画プロセス時にパターンがシフトするＸ方向サイズ＝Δ１１、Ｙ方向サイズ＝Δ１１’（ミクロン）である。同様に、（Δ１２、Δ１２’）と（Δ１３、Δ１３’）は、現像（現像プロセスシフト）、エッチング（エッチングプロセスシフト）であって、使用したレジストの現像プロセス時、エッチングプロセス時にパターンがシフトするＸ方向サイズ＝Δ１２、Δ１３、Ｙ方向サイズ＝Δ１２’、Δ１３である。
【００２９】
・矩形２：図示の通り
図３の（ｃ）は、プロセスシフトを表す、プロセスシフトは、図３の（ｂ）で記述した描画プロセスシフト、現像プロセスシフト、エッチングプロセスシフトを加算した値である。
【００３０】
図３の（ｄ）は、例を示す。ここでは、
・描画プロセスシフト（Δ１１、Δ１１’）がそれぞれ（０．０１μｍ、０．００５μｍ）の時、
・Ｘ方向は、ａ１＋Δ１１＝ａ１＋０．０１μｍ
・Ｙ方向は、ｂ１＋Δ１１’＝ｂ１＋０．００５μｍ
となる。
【００３１】
図３の（ｅ）は、プロセスシフトの太る場合と細る場合の例を示す。
・太る場合は、例えコンタクトホール（ポジ）がある。
【００３２】
・細る場合は、例えばゲート層パターン（ネガ）がある。
以上のようにして、設計データ、トーンデータ（ネガあるいはポジ）、更に、使用するレジストのプロセスシフト（描画、現像、エッチング）を反映し、形成されると予想されるパターンを計算で算出し、既述した図２の（ｃ）あるいは（ｅ）に示すようにそのパターンを表示することが可能となる。
【００３３】
図４は、本発明の説明図（その３）を示す。
図４の（ａ）は、プロセスシフトが欠落していた場合の実例を示す。
【００３４】
図４の（ａ−１）は、ＣＡＤ  ｂｉｔ  ｍａｐ画像を示す。これは、ＣＡＤデータをもとに生成した画像である。
【００３５】
図４の（ａ−２）は、図４の（ａ−１）の画像を、レジストに露光、現像、エッチングした後のパターンをＳＥＭで観察したときの実ＳＥＭ画像の例を示す。この場合には、プロセスシフトがないので、ＣＡＤデータのままの画像（図４の（ａ−１）のパターン）と、実ＳＥＭ画像のパターンとが一致し、容易に特定して測長できる。
【００３６】
一方、図４の（ａ−３）は、プロセスシフトが無し（外側のパターン）とプロセスシフトが有り（内側のパターン）とを２つ重ねて表示した例を示す。
【００３７】
図４の（ａー４）は、プロセスシフトが有りのときの実ＳＥＭ画像のパターンを示す。従って、プロセスシフトがある場合には図４の（ａ−４）のパターンが実ＳＥＭ画像と得られ、もし、図４の（ａ−３）のＣＡＤデータ上でプロセスシフト無しと比較（パターンマッチング）すると、両者は一致しなく、自動パターンマッチングは不可である。一方、図４の（ａ−３）でプロセスシフト有りで反映すると、内側のパターンとなり、図４の（ａ−４）の実ＳＥＭ画像のパターンとパターンマッチングして一致することとなり、自動的にパターンを特定して測長することが可能となる。
【００３８】
以上のように、使用するレジストに適合したプロセスシフトをＣＡＤデータに反映した後のパターンと、実ＳＥＭ画像のパターンとをパターンマッチングすることで、自動的に指定された測長対象のパターンを精度良好に見つけて測長することが可能となる。もし、プロセスシフトをＣＡＤデータに反映しないパターンと、実ＳＥＭ画像のパターンとをパターンマッチングしても、一致するものを見つけることは極めて困難となり、自動的に測長対象のパターンを精度良好に特定して測長することは不可となる。
【００３９】
図４の（ｂ）は、トーンデータが欠落している場合の実例を示す。
図４の（ｂ−１）は、ＣＡＤ  ｂｉｔ  ｍａｐ画像の例を示す。これは、設計データであるＣＡＤデータをもとにパターンを表示した例である。ここで、トーンデータであるネガあるいはポジの情報が欠落していると、図示の同じような幅のパターンが複数ある場合（斜線のパターンが測定対象）、図４の（ｂ−１）のＣＡＤデータのパターンをレジスト（Ｃｒ膜を成膜した基板上に塗布したレジスト）に描画、現像、エッチングした場合に、Ｃｒ膜がいずれに残るのか不明（ネガのときはＣｒ膜、ポジのときはＣｒ膜がなく基板のガラス）で、例えば図４の（ｂ−２）に示すＳＥＭ画像が得られた場合、測定対象パターンがＣｒ膜のあるパターンあるいはＣｒ膜のないパターンのいずれか不明で、誤特定して誤測長してしまうという問題が発生する。しかし、トーンデータ（ネガあるいはポジ）を本願のように予め指定することで、誤特定による誤測定を完全に防止できる。
【００４０】
図５は、本発明の説明図（その４）を示す。
図５の（ａ）は、従来の指定方法の例を示す。従来は、設計パターン上で実ＳＥＭ像上のパターンの測定位置を指定していたため、図中の斜線の設計パターン上でしか測定位置を指定できず、実際の実ＳＥＭ画像上のパターンである点線のパターンで対応ができず、人が実ＳＥＭ画像上のパターンの点線の図示の始点と終点とを１つ１つ指定し、測長していた。
【００４１】
図５の（ｂ）は、本願の指定方法の例を示す。本願は、設計データ＋プロセスシフトを計算したパターンを図示の実線のパターンのように生成して表示するので、元の設計データ上で始点と終点（あるいはパターン内の任意の点）を指定するのみで、プロセスシフトを反映した後の図示の始点と終点を自動的に指定することが可能となる。そして、自動的に指定された図示の始点から終点までの距離（あるいは指定された点を含むパターンの左右方向あるいは上下方向の幅あるいは長さ）を自動測長（複数回繰り返して測長し、誤差が所定範囲内のデータを測長データと決定）することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、パターンの寸法が微細化かつパターン数が膨大となっても、設計データ、トーンデータ、プロセスシフトをもとに描画されたパターン中から確実かつ精度高くかつ高速かつ人手に頼ることなく対象パターンを特定し測長などするパターン特定方法およびパターン特定装置に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の動作説明フローチャートである。
【図２】本発明の説明図（その１）である。
【図３】本発明の説明図（その２）である。
【図４】本発明の説明図（その３）である。
【図５】本発明の説明図（その４）である。
【符号の説明】
【００４４】
１：情報取得手段
２：画像生成・表示手段
３：実画像表示手段
４：特定手段
５：測長手段
１１：設計データ
１２：測長情報
１３：プロセスシフト
【図１】
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【図２】
2006215077.tif 000004
【図３】
2006215077.tif 000005
【図４】
2006215077.tif 000006
【図５】
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