(57)【要約】【課題】トランジスタの性能保障に必要なパターン寸法を精度良く測定するためのパターン寸法測定方法および装置を提供する。【解決手段】パターン測定装置のパターン測定結果判定手段がパターン測定結果を妥当か否か判断する工程Ｓ１と、パターン測定結果を妥当でないと判定した場合に、測定カーソル最適化手段により測定カーソルの大きさまたは位置を修正する工程Ｓ２と、大きさまたは位置が修正された測定カーソルを用いてパターン寸法測定手段によりパターン寸法の測定を行う工程Ｓ３とを含み、工程Ｓ１がパターン寸法測定結果を妥当であると判断するまで、工程を繰り返すものである。【選択図】 図１
2006318955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータによって動作する、測定点に測定カーソルを表示させパターン寸法測定を行うパターン寸法測定手段と、
得られたパターン寸法測定結果の妥当性を判断するパターン測定結果判定手段と、
前記測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正する測定カーソル最適化手段とを備え、
基板上に形成されたパターン寸法を測定するためのパターン寸法測定装置を用いたパターン寸法測定方法であって、
前記パターン測定結果判定手段が、得られた前記パターン測定結果を妥当か否か判断する工程と、
前記パターン測定結果判定手段が、得られた前記パターン測定結果を妥当でないと判定した場合に、前記測定カーソル最適化手段により、前記測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正する工程と、
前記測定カーソル最適化手段により、大きさまたは位置の少なくとも一方が修正された前記測定カーソルを用いて、前記パターン寸法測定手段が前記パターン寸法の測定を行う工程とを含み、
前記パターン測定結果判定手段が、得られた前記パターン寸法測定結果を妥当であると判断するまで、前記工程を繰り返すことを特徴とするパターン寸法測定方法。
【請求項２】
前記測定カーソル最適化手段は、前記測定カーソルの大きさを調整するものであり、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、前記パターン寸法測定結果を妥当であると判断することを特徴とする請求項１記載のパターン寸法測定方法。
【請求項３】
パターンは二次元方向に交差して配置されており、前記パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を前記測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する場合において、
前記測定カーソル最適化手段は、前記下層に形成されたパターンに対して、
上層パターンに平行に前記測定カーソルの大きさを修正し、
前記パターン寸法測定手段は、修正された前記測定カーソルを用いて前記パターンの寸法測定を繰り返し行い、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた複数の前記パターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピークを持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得ることを特徴とする請求項２記載のパターン寸法測定方法。
【請求項４】
パターンは二次元方向に交差して配置されており、前記パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、前記パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を前記測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する場合において、
前記測定カーソル最適化手段は、前記下層に形成されたパターンと前記上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、前記測定カーソルの大きさを前記上層に形成されたパターンに対して、測定対象線幅に垂直の方向に修正し、
前記パターン寸法測定手段は、修正された前記測定カーソルを用いて前記上層に形成されたパターン寸法の測定を繰り返し行い、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた複数の上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた下層に形成されたパターン寸法測定結果で除することにより、上層に形成されたパターン寸法測定結果とすることを特徴とする請求項３記載のパターン寸法測定方法。
【請求項５】
前記測定カーソル最適化手段は、前記測定カーソルの位置を調整するものであり、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、測定結果を妥当であると判断することを特徴とする請求項１記載のパターン寸法測定方法。
【請求項６】
パターンは二次元方向に交差して配置されており、前記パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、
前記測定カーソル最適化手段は、前記下層に形成されたパターンに対して、
上層パターンに平行に前記測定カーソルの位置を修正し、
前記パターン寸法測定手段は、修正された前記測定カーソルを用いて前記パターンの寸法測定を繰り返し行い、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた複数のパターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピークを持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得ることを特徴とする請求項５記載のパターン寸法測定方法。
【請求項７】
パターンは二次元方向に交差して配置されており、前記パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、前記パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、
前記測定カーソル最適化手段は、前記下層に形成されたパターンと前記上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、前記測定カーソルの位置を前記上層に形成されたパターンに対して、測定対象線幅に垂直の方向に修正し、
前記パターン寸法測定手段は、修正された前記測定カーソルを用いて前記上層に形成されたパターン寸法の測定を繰り返し行い、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた複数の上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた下層に形成されたパターン寸法測定結果で除することにより、上層に形成されたパターン寸法測定結果とすることを特徴とする請求項６記載のパターン寸法測定方法。
【請求項８】
基板上に形成されたパターン寸法を測定するパターン寸法測定装置であって、
コンピュータによって動作する、測定点に測定カーソルを表示させパターン寸法測定を行うパターン寸法測定手段と、
得られたパターン寸法測定結果の妥当性を判断するパターン測定結果判定手段と、
前記測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正する測定カーソル最適化手段とを備え、
前記測定カーソル最適化手段は、前記パターン測定結果判定手段が、得られた前記パターン測定結果を妥当でないと判定した場合に、前記測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正し、
前記パターン寸法測定手段は、前記パターン測定結果判定手段が、得られた前記パターン寸法測定結果を妥当であると判断するまで、大きさまたは位置の少なくとも一方が修正された前記測定カーソルを用いて、繰り返し前記パターン寸法の測定を行うことを特徴とするパターン寸法測定装置。
【請求項９】
前記測定カーソル最適化手段は、前記測定カーソルの大きさを調整するものであり、前記パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、前記パターン寸法測定結果を妥当であると判断することを特徴とする請求項８記載のパターン寸法測定装置。
【請求項１０】
パターンは二次元方向に交差して配置されており、前記パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を前記測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する場合において、
前記測定カーソル最適化手段は、前記下層に形成されたパターンに対して上層パターンに平行に前記測定カーソルの大きさを修正し、
前記パターン寸法測定手段は、修正された前記測定カーソルを用いて前記パターンの寸法測定を繰り返し行い、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた複数のパターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピークを持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得ることを特徴とする請求項９記載のパターン寸法測定装置。
【請求項１１】
パターンは二次元方向に交差して配置されており、前記パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、前記パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を前記測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する測定する場合において、
前記測定カーソル最適化手段は、前記下層に形成されたパターンと前記上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、前記測定カーソルの大きさを前記上層に形成されたパターンに対して測定対象線幅に垂直の方向に修正し、
前記パターン寸法測定手段は、修正された前記測定カーソルを用いて前記上層に形成されたパターン寸法の測定を繰り返し行い、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた複数の前記上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた前記下層に形成されたパターンの寸法測定結果で除することにより、前記上層に形成されたパターン寸法測定結果とすることを特徴とする請求項１０記載のパターン寸法測定装置。
【請求項１２】
前記測定カーソル最適化手段は、前記測定カーソルの位置を調整するものであり、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、測定結果を妥当であると判断することを特徴とする請求項８記載のパターン寸法測定装置。
【請求項１３】
パターンは二次元方向に交差して配置されており、前記パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、
前記測定カーソル最適化手段は、前記下層に形成されたパターンに対して上層パターンに平行に前記測定カーソルの位置を修正し、
前記パターン寸法測定手段は、修正された前記測定カーソルを用いて前記パターンの寸法測定を繰り返し行い、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた複数のパターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピークを持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得ることを特徴とする請求項１２記載のパターン寸法測定装置。
【請求項１４】
パターンは二次元方向に交差して配置されており、前記パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、前記パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、
前記測定カーソル最適化手段は、前記下層に形成されたパターンと前記上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、前記測定カーソルの位置を前記上層に形成されたパターンに対して測定対象線幅に垂直の方向に、修正し、
前記パターン寸法測定手段は、修正された前記測定カーソルを用いて前記上層に形成されたパターン寸法の測定を繰り返し行い、
前記パターン測定結果判定手段は、得られた複数の前記上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた前記下層に形成されたパターンの寸法測定結果で除することにより、前記上層に形成されたパターン寸法測定結果とすることを特徴とする請求項１３記載のパターン寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン寸法測定方法および装置に関するものである。
【０００２】
例えば半導体装置の微細パターン寸法の測定技術において、特に、トランジスタ等の高精度な測定が必要な工程における実効的なパターン寸法測定方法、更には、このパターン測定方法を実施するためのプログラムを格納したパターン寸法測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
半導体装置の製造工程（以下、プロセスと言う）においては、デバイス特性に重大な影響を持つトランジスタの寸法精度の向上が必須となってきている。そのため、一般的にはパターン寸法測定用走査型電子顕微鏡（以下、簡単に測長ＳＥＭと言う）によりトランジスタの出来栄えを評価している。具体的には、図６に示すようなトランジスタにおいてゲート電極となる部分１１１（以下、Lgと言う）の幅１１３と、ソース・ドレインを形成しLgと交差する活性領域部１１０の幅１１２（以下、W幅という）の寸法を精度良く制御することが必要となっている。実際のプロセスにおいては、多種多様なレイアウトを持つトランジスタの全てを測定することは現実的には不可能であり、最小ルールとなるトランジスタの単純なレイアウトを測定することで代表していることが多い。
【０００４】
現状、一般的な測長ＳＥＭを用いたラインパターンの測定においては、図６(a)、(b)に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向のどちらか一方向の寸法について測定を行うアルゴリズムとなっている。測長ＳＥＭにおける通常の測定手法に関して、図６(a)、(b)を参照しながら以下に説明する。
【０００５】
まず、図６(a)のLg：１１１の幅１１３を測定する場合においては、まず測定カーソル１１５を目的とする測定場所に設定し、その後に、測定カーソル１１５内での電子ビームによる走査（以下、電子ビームスキャンという）を行い、電子ビームスキャンにより発生した２次電子像を信号波形１１４として取り込み、信号波形のピーク値よりパターン寸法を算出する。
【０００６】
測定カーソル１１５の位置やその大きさ１１６（Ｘ方向）、１１７（Ｙ方向）は、人間が判断し予め設定しておくことで目的のパターンの寸法を測定するようになっている。
【０００７】
次に、図６(b)のW幅を測定する場合においては、Lgの測定の場合と同様に、測定カーソル１１９をW幅１１２に応じて設定し、測定カーソル１１９内を電子ビームスキャンすることにより得られた信号波形１１８により寸法を算出することができる。測定カーソル１１９の位置やその大きさ１２０（Ｘ方向）、１２１（Ｙ方向）は、人間が判断し予め設定しておく必要がある。
【０００８】
必要により、パターンが形成された基板を回転させることにより、斜め方向を測定することも可能である。
【０００９】
測定場所の位置指定に関しては、基板上に２点以上の基準パターンを設けることで、任意の測定場所を指定し測定する手法が、特許文献１に提示されている。
【特許文献１】特開２００２−３１５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、半導体装置の微細化が加速するにつれ、実際のレイアウトと単純なレイアウトでは、プロセス要因によるパターン寸法差が生じ、モニタに使用している最小ルールとなるトランジスタの単純なレイアウトのパターン寸法を測定することでは、デバイス特性を代表することが困難となってきている。そのため、実際の回路パターンに使用されているような、さまざまなＬｇやW幅を持ったパターンや複雑なレイアウトを持つトランジスタのLgやWを測定する必要が発生してきた。しかし、このような複雑なレイアウトを持つパターンでは、目的とするトランジスタのLgやW幅を容易にかつ正確に測定することが困難であった。
【００１１】
また、一般的な測長ＳＥＭは目的とするパターンにおいて、前述したように測定カーソルを予め設定しておく必要があるため、測定カーソルを指定する位置・大きさの違いにより正確な測定結果が得られない場合があった。    
【００１２】
さらに、図７（ａ）のように微細化に伴うレイアウトの密集化により、設計データ上、Wa幅３０３の活性領域を持つゲート電極３０１とWb幅３０４の活性領域を持つゲート電極３０２とが最小ゲート電極間隔３０５で近接し、この２つのゲート電極３０１と３０２の間で、Wa幅とWb幅の寸法差を有する活性領域段差部３０６が発生するようなレイアウトが増大してきている。
【００１３】
ところが、実際のプロセスにおいては、このようなレイアウトは図７(b)に示すように活性領域段差部３０６のW幅方向の出来栄えがブロードに変化してしまう形状３１３となってしまう。そのため、本来であればＷａの幅で形成されるはずのトランジスタがＷａより大きなW幅を持つトランジスタとなってしまう。本来、このようなレイアウトにおいては、近接効果等の補正手法により出来栄えの最適化が図られる場合が多いが、その場合においても完全に活性領域段差部３１３の形状およびW幅寸法を正確に設計どおり忠実に再現することは不可能である。
【００１４】
このW幅の出来栄え変動３１５は、トランジスタ特性が変動する要因となる。ここで、活性領域転写パターン３１０は活性領域３００が転写されたレイアウトであり、ゲート電極３１１、３１２はゲート電極３０１、３０２が転写されたレイアウトである。
【００１５】
また実際のプロセスにおいては、リソグラフィ技術によるゲート電極加工工程時においても、ゲート電極３１１、３１２と活性領域３１０が、一定の規格内での重ね合わせずれが生ずるため、実効的なW幅が変動する要因となる。
【００１６】
微細化されたトランジスタにおいてこのようなW幅の変動はトランジスタ特性の大きな変動要因となりデバイスの歩留まりの低下につながる要因の一つとなっている。
【００１７】
一方、トランジスタのLgにおいても、従来よりパターン寸法の高精度な制御が要求されてきている。一般にLgのパターン寸法制御に関しては、目標寸法の１０％前後のパターン寸法変動に抑える必要があり、Lg=100nmを目標とするようなデバイスにおいては、パターン寸法のバラツキを10nm以下に抑えるようにデバイス製造プロセスを構成することが一般的である。ところが、実際の複雑なレイアウトにおいては、図７(b)に示すように、光学的な解像度の影響やレジスト感度特性の影響は言うまでも無く、周辺パターンレイアウトの影響によっても部分的なパターン寸法変動が発生する。トランジスタ特性に影響のある活性領域の転写パターン３１０内においても数nm〜数十nmのパターン寸法変動３１６が発生することがあり、通常は活性領域３００に近接効果補正手法を用いて補正をかけることにより、仕上がりパターン寸法を制御している。しかしながら、完全な近接効果補正は非常に困難であり、ゲート電極においては、面積の大きなパッドの影響を受けるなどして、Ｌｇのパターン寸法変動３１６が発生する。特に、W幅が小さなレイアウトにおいては、リソグラフィにおける光学的な影響を顕著に受けるため、より一層近接効果補正が困難であり、このような実質的な寸法変動の大きな要因となっている。このような、実質的なLgのパターン寸法変動は、前記W幅の出来栄え変動と同じく、トランジスタ特性の大きな変動要因となりデバイス製造歩留まりの低下につながる要因の一つとなっている。
【００１８】
そのため、より高精度にデバイス特性を保障するために、実際の出来栄えにおけるLgの幅およびW幅のパターン寸法測定精度の向上が必須となってきている。
【００１９】
従来のパターン寸法測定手法においては、W幅などが異なるレイアウトの場合、測定カーソル３１４の領域や測定位置を測定者が判断し、必要に応じて最適な大きさに設定する必要があった。また、複雑なレイアウトにおけるLg・W幅測定においては、測定位置や測定領域の設定が測定者や測定ウエハの出来栄えによって異なるため、実効的な測定値を測定することが困難となる問題があった。
【００２０】
また、上記のような製造プロセスに起因する出来栄え変動による実効的なLg・W幅を測定する必要があるが、現状のパターン寸法測定手法では正確なパターン寸法の測定が非常に困難であった。
【００２１】
そこで本発明の目的は、トランジスタの性能保障に必要なパターン寸法を精度良く測定するためのパターン寸法測定方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のパターン寸法測定方法は、コンピュータによって動作する、測定点に測定カーソルを表示させパターン寸法測定を行うパターン寸法測定手段と、
得られたパターン寸法測定結果の妥当性を判断するパターン測定結果判定手段と、
測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正する測定カーソル最適化手段とを備え、
基板上に形成されたパターン寸法を測定するためのパターン寸法測定装置を用いたパターン寸法測定方法であって、
パターン測定結果判定手段が、得られたパターン測定結果を妥当か否か判断する工程と、
パターン測定結果判定手段が、得られたパターン測定結果を妥当でないと判定した場合に、測定カーソル最適化手段により、測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正する工程と、
測定カーソル最適化手段により、大きさまたは位置の少なくとも一方が修正された測定カーソルを用いて、パターン寸法測定手段がパターン寸法の測定を行う工程とを含み、
パターン測定結果判定手段が、得られたパターン寸法測定結果を妥当であると判断するまで、工程を繰り返すことを特徴とするものである。
【００２３】
上記構成において、測定カーソル最適化手段は、測定カーソルの大きさを調整するものであり、
パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、パターン寸法測定結果を妥当であると判断する。
【００２４】
上記構成において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する場合において、
測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンに対して、
上層パターンに平行に測定カーソルの大きさを修正し、
パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いてパターンの寸法測定を繰り返し行い、
パターン測定結果判定手段は、得られた複数のパターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピークを持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得る。
【００２５】
上記構成において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する場合において、
測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンと上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、測定カーソルの大きさを上層に形成されたパターンに対して、測定対象線幅に垂直の方向に修正し、
パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いて上層に形成されたパターン寸法の測定を繰り返し行い、
パターン測定結果判定手段は、得られた複数の上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた下層に形成されたパターン寸法測定結果で除することにより、上層に形成されたパターン寸法の測定結果とする。
【００２６】
上記構成において、測定カーソル最適化手段は、測定カーソルの位置を調整するものであり、
パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、測定結果を妥当であると判断する。
【００２７】
上記構成において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、
測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンに対して上層パターンに平行に測定カーソルの位置を修正し、
パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いてパターンの寸法測定を繰り返し行い、
パターン測定結果判定手段は、得られた複数のパターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピークを持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得る。
【００２８】
上記構成において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、
測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンと上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、測定カーソルの位置を上層に形成されたパターンに対して測定対象線幅に垂直の方向に修正し、
パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いて上層に形成されたパターン寸法の測定を繰り返し行い、
パターン測定結果判定手段は、得られた複数の上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた下層に形成されたパターン寸法測定結果で除することにより、上層に形成されたパターン寸法測定結果とする。
【００２９】
本発明のパターン寸法測定装置は、基板上に形成されたパターン寸法を測定するパターン寸法測定装置であって、
コンピュータによって動作する、測定点に測定カーソルを表示させパターン寸法測定を行うパターン寸法測定手段と、
得られたパターン寸法測定結果の妥当性を判断するパターン測定結果判定手段と、
測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正する測定カーソル最適化手段とを備え、
測定カーソル最適化手段は、パターン測定結果判定手段が、得られたパターン測定結果を妥当でないと判定した場合に、測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正し、
パターン寸法測定手段は、パターン測定結果判定手段が、得られたパターン寸法測定結果を妥当であると判断するまで、大きさまたは位置の少なくとも一方が修正された測定カーソルを用いて、繰り返しパターン寸法の測定を行うことを特徴とするものである。
【００３０】
上記構成において、測定カーソル最適化手段は、測定カーソルの大きさを調整するものであり、パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、パターン寸法測定結果を妥当であると判断する。
【００３１】
上記構成において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する場合において、
測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンに対して上層パターンに平行に測定カーソルの大きさを修正し、
パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いてパターンの寸法測定を繰り返し行い、
パターン測定結果判定手段は、得られた複数のパターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピークを持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得る。
上記構成において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する測定する場合において、
測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンと上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、測定カーソルの大きさを上層に形成されたパターンに対して測定対象線幅に垂直の方向に修正し、
パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いて上層に形成されたパターン寸法の測定を繰り返し行い、
パターン測定結果判定手段は、得られた複数の上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた下層に形成されたパターンの寸法測定結果で除することにより、上層に形成されたパターン寸法測定結果とする。
【００３２】
上記構成において、測定カーソル最適化手段は、測定カーソルの位置を調整するものであり、
パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、測定結果を妥当であると判断する。
【００３３】
上記構成において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、
測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンに対して、上層パターンに平行に測定カーソルの位置を修正し、
パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いてパターンの寸法測定を繰り返し行い、
パターン測定結果判定手段は、得られた複数のパターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピークを持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得る。
【００３４】
上記構成において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、
測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンと上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、測定カーソルの位置を上層に形成されたパターンに対して、測定対象線幅に垂直の方向に修正し、
パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いて上層に形成されたパターン寸法の測定を繰り返し行い、
パターン測定結果判定手段は、得られた複数の上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた下層に形成されたパターンの寸法測定結果で除することにより、上層に形成されたパターン寸法測定結果とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のパターン寸法測定方法および装置は、製造プロセス起因で発生する測定パターンのパターン寸法変動などに応じて、測定カールの大きさや位置を自動で調整することが可能となるため、トランジスタなどの素子の性能保障に必要なパターン寸法を精度良く測定することができる。
【００３６】
例えば、複雑なレイアウトにおけるトランジスタのLg・W幅の測定において、下層に形成された活性領域部とゲート電極の関係を例えば測長ＳＥＭを用いて得られた信号波形により認識し、測定カーソルの大きさまたは位置を修正しながら、繰り返しパターン寸法測定を繰り返すことにより、測定領域の個別の設定を必要とせず、また測定者や測定ウエハの出来栄えに依存することなく、実効的なW幅・Lgを高精度に測定することができる。したがって、ゲートトランジスタのように、実際のデバイス特性が下地工程の出来栄えに依存する工程の寸法測定において、下地の出来栄えを反映した寸法測定が可能となる。
【００３７】
本発明のパターン寸法測定方法および装置において、測定カーソル最適化手段は、測定カーソルの大きさを調整し、パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、パターン寸法測定結果を妥当であると判断するようにすると、製造プロセス起因で発生する測定パターンのパターン寸法変動などに応じて、測定カーソルの大きさを自動で測定対象パターンに最適な大きさに調整することができるため、測定対象パターンに対してその位置を指定するだけで、トランジスタの性能保障に必要なパターン寸法を精度良く測定することが可能となる。
【００３８】
本発明のパターン寸法測定方法および装置において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を、測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する場合において、測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンに対して測定カーソルの大きさを修正し、パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いてパターンの寸法測定を繰り返し行い、パターン測定結果判定手段は、得られた複数のパターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピーク（二つの変極点）を持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置（二つの変極点）の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得るという構成にすると、式（数１）に基づき、下層に形成されたパターンの実効的なパターン寸法を測定することが可能となる。
【００３９】
【数１】
2006318955.tif 000003
本発明のパターン寸法測定方法および装置において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を、測定カーソル内に設定された複数の測定点で測定する場合において、測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンと上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、測定カーソルの大きさを修正し、パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いて上層に形成されたパターンの寸法測定を繰り返し行い、パターン測定結果判定手段は、得られた複数の上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた下層に形成されたパターンの寸法測定結果で除することにより、上層に形成されたパターン寸法測定結果とする構成にすると、（数２）式に基づき、上層に形成されたパターンの実効的なパターン寸法を測定することが可能となる。
【００４０】
【数２】
2006318955.tif 000004
本発明のパターン寸法測定方法および装置において、測定カーソル最適化手段は、測定カーソルの位置を調整するものであり、パターン測定結果判定手段は、得られた信号波形がピークを持つことで、測定結果を妥当であると判断するようにすると、製造プロセス起因で発生する測定パターンの下地構造との重ね合わせずれで発生するパターン寸法変動などに応じて、測定カーソルの位置を自動で測定対象パターンに対して修正することができるため、トランジスタの性能保障に必要なパターン寸法を精度良く測定することが可能となる。
【００４１】
本発明のパターン寸法測定方法および装置において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンに対して上層パターンに平行に測定カーソルの位置を修正し、パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いてパターンの寸法測定を繰り返し行い、パターン測定結果判定手段は、得られた複数のパターン寸法測定結果からなる信号波形が、ピーク（二つの変極点）を持つことによって、測定結果を妥当であると判断し、ピーク位置（二つの変極点）の外側に計測された寸法を所望の測定結果として得るという構成にすると、式（数１）に基づき、下層に形成されたパターンの実効的なパターン寸法を測定することが可能となる。
【００４２】
本発明のパターン寸法測定方法および装置において、パターンは二次元方向に交差して配置されており、パターンの交差点近傍の下層に形成されたパターン寸法を測定した後に、パターンの交差点の上層に形成されたパターン寸法を測定する場合において、測定カーソル最適化手段は、下層に形成されたパターンと上層に形成されたパターンが交差する範囲内において、上層に形成されたパターンに対して測定対象線幅に垂直の方向に測定カーソルの位置を修正し、パターン寸法測定手段は、修正された測定カーソルを用いて上層に形成されたパターンの寸法測定を繰り返し行い、パターン測定結果判定手段は、得られた複数の上層のパターン寸法測定結果を積分し、先に得られた下層に形成されたパターンの寸法測定結果で除することにより、上層に形成されたパターン寸法測定結果とする構成にすると、（数２）式に基づき、上層に形成されたパターンの実効的なパターン寸法を測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００４４】
本発明の実施の形態のパターン寸法測定方法は、基本的にＬＯＣＯＳやＳＴＩなどの素子分離構造を形成した下地構造を有する基板上に形成されたゲート電極のパターン寸法測定を対象とする。但し、下層に形成された下地段差等により、下地との位置関係が明確に確認できるパターンであれば、同様にパターン寸法測定を行うことが可能である。
【００４５】
具体的には、シリコン基板上にＬＯＣＯＳ法やＳＴＩ素子分離法などにより図５の１００で示す活性領域部と図５の１０２で示す分離酸化膜部とに素子分離された下地の上に、２．０ｎｍ程度のゲート酸化膜を介して図５の１０１に示すポリシリコン等の電極部を形成した基板を使用した。電極部１０１の形成は、素子分離構造が形成された基板上に、ゲート酸化膜を介して堆積されたポリシリコンを、リソグラフィ法により形成されたフォトレジストをマスクとして、エッチングすることにより形成されている。また、素子分離構造が形成された基板においては、活性領域部１００と分離酸化膜部１０２の間に−１００〜＋１００ｎｍ程度の段差が発生するため、ゲート電極形成後には、測長ＳＥＭにより素子分離領域の境界を観察することが可能である。また、実効的な段差がほぼ０ｎｍの場合においても、測定における電子ビームエネルギーを調節することにより、活性領域部１００とゲート電極部１０１との電位コントラスト差により、その境界を判別することも可能である。
【００４６】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第1の実施の形態について、図１および図２を参照しながら説明する。本発明の実施の形態は主に測長ＳＥＭを用いてシリコン基板上に形成された半導体装置のパターン寸法測定方法であって、トランジスタを形成する実効的なW幅やLg寸法を正確に測定するための手法である。
【００４７】
図１（ａ）において、パターン寸法測定装置は、基板上に形成されたパターン寸法を測定するものであり、パターン寸法測定手段と、パターン測定結果判定手段と、測定カーソル最適化手段とを有する。パターン寸法測定手段はコンピュータによって動作し、測定点に測定カーソルを表示させパターン寸法測定を行う。パターン測定結果判定手段は得られたパターン寸法測定結果の妥当性を判断する。例えばパターン寸法測定によって得られた信号波形がピークを持つことで、パターン寸法測定結果を妥当であると判断する。寸法測定カーソル最適化手段は、前記パターン測定結果判定手段がパターン測定結果を妥当でないと判断した場合に、測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正する。
【００４８】
図１（ｂ）はパターン寸法測定方法を示す。工程Ｓ１で、パターン寸法測定手段により得られたパターン測定結果が妥当か否かをパターン測定結果判定手段により判断する。工程Ｓ２で、パターン測定結果判定手段が、得られたパターン測定結果を妥当でないと判定した場合に、測定カーソル最適化手段が測定カーソルの大きさまたは位置の少なくとも一方を修正する。工程Ｓ３で、大きさまたは位置の少なくとも一方が修正された測定カーソルを用いてパターン寸法測定手段によりパターン寸法の測定を行う。続いて工程Ｓ１に戻り、パターン測定結果判定手段が、得られたパターン寸法測定結果を妥当であると判断するまで工程Ｓ２、Ｓ３を繰り返す。パターン測定結果判定手段が、得られたパターン寸法測定結果を妥当であると判断した場合、工程Ｓ４に移行し、その測定を終了する。
【００４９】
図２において、１１０はトランジスタの活性領域、１１１はトランジスタのゲート電極である。前述したとおり、通常の測定手法における測定カーソルは予め一定の大きさに設定されている。そのため、測定するレイアウトパターンによっては適切な測定が行えない場合があった。
【００５０】
一般に、寸法測定は、測定カーソル１４０、１４１内において、電子ビームを測定パラメータにより設定した一定の間隔・コンディションでX方向またはY方向またはX,Y両方向にスキャンし、発生する２次電子の強度により形成された信号波形より測定値を決定する。
【００５１】
図２(a)の場合において、測定カーソル１４０、１４１のy方向１５３大きさが測定トランジスタのW幅１５２に対し小さくなっているため、測定カーソル１４０、１４１内にてW幅方向に向かって電子ビームスキャンを実施してもW幅方向の信号波形すなわちＳＥＭ波形１４８にピークは出力されず、W幅１５２の測定を行うことができない。
【００５２】
よって、本発明に従い、W幅方向の両側方向にΔyずつカーソルを大きくしていくと同時にW幅方向の測定を繰り返し実施していくと、図２(b)の測定カーソル１４２、１４３の大きさとなったところで、W幅方向のＳＥＭ波形１４９が出力され、W幅寸法を測定することが可能となる。ここで、Δyは測定のパターンにより適当な値に設定することが可能であり、具体的にはW幅の1/10程度に相当するカーソル幅とするのが適切である。
【００５３】
また、測定カーソル１４２、１４３のy方向の大きさ１５４は、W幅方向に出力されたＳＥＭ波形１４９のピーク値幅（実際のW幅１５２に等しくなる寸法幅）に等しく設定することにより、理論的には目的とするトランジスタ部分における適切な測定を行うことが可能となる。プロセス的観点より前記カーソルのy方向の大きさ１５４をW幅１５２より大きくまたは小さく調整するオフセットを設定することも可能である。また、W幅が測定倍率に対して大きく、カーソル幅の調整が前記倍率内で適切に設定できない場合は、測定倍率を低倍にすることで、目的とするW幅にカーソル幅を最適化することも可能である。ただし、一般的には、測定倍率を変えることにより倍率寸法誤差が発生する為、測定結果においては前記倍率寸法誤差を考慮する必要がある。
【００５４】
また、図２(c)の場合においては、ゲート電極１１１となる部分Lgが太いレイアウトとなっており、予め設定されていた測定カーソル１４４、１４５では、片側の測定カーソル１４５がラインエッジに配置されずＳＥＭ波形１５０の様に片側にしかピークが検出されず、正しくパターン寸法を測定できないという問題があった。そこで、本発明に従い、Lgの幅の両側方向にΔxずつカーソルを大きくしていくと同時にLgの幅方向の測定を実施していくと、図２(d)の測定カーソル１４６、１４７の大きさとなったところで、Lgの幅方向の両側のSEM波形１５１が表示されることとなり、Lgを測定することが可能となる。ここで、Δxは測定のパターンにより適当な値とすることが可能であり、具体的にはLgの1/10程度に相当する測定カーソル幅とするのが適切である。また、W幅測定と同様に、信号波形が出力された時点で測定カーソルの大きさを固定してしまうと、パターンエッジぎりぎりでＳＥＭ波形にピークが検出された場合に正確なパターン測定結果とならない場合がありえるため、実際にはもう少しマージン分を広げた大きさに設定するのが適切である。
【００５５】
上記のように、本発明によれば、測定カーソルの大きさをW幅方向とLgの幅方向にそれぞれΔx,Δyずつ変動させながらパターン寸法測定を実施し、ＳＥＭ波形にピークを検出した時の測定カーソルを最適測定領域とし、かつW幅方向とLgの幅方向を同時に測定することにより、測定トランジスタの正確なW幅とLgの幅方向を同時に測定することができる。
【００５６】
尚、測定場所全面において電子ビームスキャンによりパターン測定する場合においても同様の結果を得ることが可能となる場合もあるが、その場合、信号波形はピークが多数混在し、目的とするパターン寸法を正確に検出することが困難となるため、適切な手法とはいえない。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図３および図４を参照しながら説明する。
【００５７】
前述のとおり、通常のシステムLSIの回路設計においては、図３のようにW幅が異なるトランジスタを隣接して配置することが多々発生する。特に、設計ルールの微細化に伴い隣接するトランジスタ同士の間隔２０５が狭くなるにつれ、隣接するトランジスタのW幅の高精度な形成が困難となり、１１１と２００のゲート電極間において活性領域１１０のW幅が、W幅２０３からW幅１１２にかけてブロードに変化する形状となる。そのため、ゲート電極１１１においては、両側で２０１や２０２のような異なったW幅を持ち、本来のW幅１１２とは異なったものとなる。微細化されたトランジスタにおいては、駆動マージンの削減の観点より、このような微細な出来栄え寸法の差が特性に大きな影響を与えるため、正確な測定が必要となる。      
【００５８】
そこで、第２の実施の形態においては、ゲート電極１１１の実効的なW幅についてその算出手法を示す。ゲート電極１１１の両側のW幅をそれぞれW1：２０１とW2：２０２とすると、実効W幅は、（数１）式にて定義することができる。
【００５９】
ここで、αとβはゲート電極１１１の特性に実効的にW1とW2が影響を与える影響度の割合であって、実際にはソース・ドレインを形成する活性領域のトランジスタ特性の影響度により異なってくる。ただ、実際のトランジスタにおいては、ほぼα＝β＝0.5と考えてよく、
実効W幅≒（W1＋W2）/2
としてほぼ問題ない。
【００６０】
なお、２０３はゲート電極２００と交差する活性領域部１１０のＷ幅、２０４はその実効Ｗ幅である。
【００６１】
次にW1,W2の算出手法について、図４を参照しながら説明する。図４は分かりやすくするために、図３を−90°回転させた図に得られたＳＥＭ波形２１３、２１４を模式的に記載したものである。前述したとおり、測長ＳＥＭにおいては、測定範囲内のビームスキャンを行いパターンエッジより発生した２次電子の強度により信号波形を形成する。よって、図４の活性領域１１０、ゲート電極１１１にて形成されるトランジスタパターンを測長ＳＥＭにてx=cからx=dまで、上層に形成されたゲート電極と平行に、測定カーソルをΔxずつ移動させ、Δx：２１５の幅でビームスキャンを行いそれぞれの点での寸法２１０を測定することにより、２１３、２１４のようなＳＥＭ波形を得ることができる。測定間隔のΔｘ：２１５は、短いほど測定精度の向上が図れることとなる。
【００６２】
この時、活性領域部１１０とゲート電極１１１が重なる領域においては、活性領域部１１０のエッジが見えない。また、ビームスキャンエリアの設定によっては、ゲート電極１１１のエッジを測定する結果となり、どちらの場合においてもＳＥＭ波形２１３、２１４に示すとおり大きな測定値変動を起こす。よって、測定値変動をピークとみなし、ピークの両外側にある二つの変極点を抽出することにより、ゲート電極１１１の両側におけるW幅となるW1：２１１とW2：２１２を算出することが可能となる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について、図５を参照しながら説明する。
【００６３】
第２の実施の形態において実効的なW幅の測定手法を説明したが、本発明の第３の実施の形態においては、実効的なLgの測定手法に関して説明する。
【００６４】
図５に示すように、実際のシリコン基板に形成されたトランジスタパターンは、下地の活性領域部１００はもちろんのこと、ゲート電極１０１においても、プロセス的な要因により直線的な形状にすることは非常に困難である。実際の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、所望のゲート寸法を得るため、設計データに対して線幅調整等の近接効果補正等を行うことが一般的であるが、ゲート電極１０１の仕上がり形状を矩形かつ直線的な形状にすることは非常に困難であり、実際のパターン形状は、丸みを帯びたある一定の寸法バラツキを持った形状となる。また、ゲート電極１０１を形成するためのエッチングマスクとなるフォトレジストマスクを形成するリソグラフィ工程においても、露光装置の重ね合わせ精度に依存して、活性領域部１００とゲート電極１０１のオーバーラップ量は異なり、実効的なLg寸法が異なってくる。よって、実際のデバイス特性を評価するシリコン基板において、ゲート電極形成時に、実際のデバイス特性評価パターンの実効的なLgやW幅のパターン寸法を予め測定しておき、デバイス特性結果と比較することが非常に重要な要素となってきている。ところが、実際には前記記載のように、測定カーソルの大きさや位置が適切でないことにより、実際所望するLｇ寸法を反映しない測定がなされる場合がある。
【００６５】
本発明は、このような測定に対応することを一つの目的としており、より精度良くデバイス特性と相関のあるトランジスタの出来栄え測定を行うものである。
【００６６】
次に、実効的なLgのパターン寸法測定方法を示す。
【００６７】
まず、第２の実施の形態による測定手法により、図５におけるW1：１０３とW2：１０４を求める。次いで、図５のy=aからy=bの間で、測定対象となるＬｇの線幅に対して垂直方向に、測定カーソルをΔyずつ移動して、Δy：１０６の間隔でビームスキャンを行いそれぞれの場所におけるLgの寸法測定結果F(y)：１０５を得る。この時、b−a＝W1となるのが適当であるが、トランジスタの評価手法や実効的な影響を考慮して、a,bの値にオフセットを持たせることも可能である。また、必要に応じてb−a＝W2とすることも可能である。
【００６８】
このような測定結果を元に、（数２）式に示す計算式により実効的なLg寸法を求めることが可能となる。
【００６９】
ここで、F(y)：１０５は各yでのLg寸法であり、測定間隔のΔy：１０６は、短いほど測定精度の向上が図れることとなる。F(y)の寸法をW１：１０３の幅で積分することにより、このトランジスタの活性領域部１００とゲート電極部１０１の実効的なオーバーラップ面積を算出し、更にはこの面積を上記の実効的なW幅で除算してやることにより、現実的な実効Lgを算出することが可能となる。
【００７０】
このように、本実施の形態によれば、活性領域部１００の出来栄え、ゲート電極１０１の出来栄えや、これらの２工程間での多少の重ね合わせずれによらず、デバイス特性結果に相関がある実効的なLgのパターン寸法を測定することが可能である。
【００７１】
また、二次元方向に交差して下層に形成されたパターンと上層に形成されたパターンの寸法を測定する場合において、それぞれの測定時の電子ビームエネルギーを変えることにより、それぞれのパターンの信号波形のピーク強度を調整することも可能である。
【００７２】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について、図８を参照しながら説明する。
第４の実施形態は、第１〜第３実施形態の応用的な使用方法であり、効率的に実効的なW寸法とLg寸法を測定する手法である。
【００７３】
通常の測長ＳＥＭには、図８（a）のように測定カーソル４０３に囲まれた領域において、一定の間隔で寸法を多数点測定する手法がある。これは、それぞれの測定カーソル４０３内で複数の測定点４０４を設定し、それぞれ向かい合う測定点４０４間の寸法を測定結果として出力する手法である。ただし、この測定手法により出力される測定結果は、前記測定カーソル４０３内で計測された測定点４０４の全点のデータから計算された結果（平均値、最大値、最小値等）であり、特定位置の測定点の測長結果のみを使用することが出来なかった。図８（b）のLg寸法測定に関しても同様であり、測定カーソル４０５に囲まれた領域において、測長結果４０６を得ることができる。ここで、４００はトランジスタの活性領域部であり、４０１はゲート電極部である。
【００７４】
通常、測定カーソルはそれぞれのパターンエッジを測定する為に対になる２つの測定カーソルを用いているが、寸法測定としては、一つのカーソル内に２つのピーク波形を出力し、そのピーク間を測定結果としても問題ない。また、等間隔に設定された複数測定点４０４の測定結果を出力することで、測定カーソルをΔx、Δyだけ動かしながら繰り返し測定する手法と同じような結果を得ることも可能となる。
【００７５】
そこでこの多数点測長手法を本発明に応用すれば、図８（c）に示すように一つの測定カーソル内において、実効的なW寸法とLg寸法を測定することができる。ここで、分離酸化膜４０２に囲まれたトランジスタの活性領域４００上にゲート電極４０１は形成されている。
【００７６】
具体的な手法を説明する。まず、測定カーソル４０７が目的とする測定パターン領域に一定の大きさ且つある程度の位置精度で表示される。この時点で、まずW幅方向の測定を行い、上記のように一つの測定カーソル４０７内に２つのピーク波形が存在し、多数点測定により４０８のように測定結果が出力されれば、第２の実施形態の（数１）式に示すW寸法算出手法により実効的W寸法４１２を測定できる。もし、W幅方向の測定において測定が可能となるピーク波形が検出できない場合は、第１の実施形態に示す手法を用いて、測定カーソル４０７の大きさを、W幅方向にΔy４１１ずつ変動させながらパターン寸法測定を実施し、ＳＥＭ波形にピークを検出した時の測定カーソルをW幅方向の最適測定領域とし、測定を行う。次いで、W幅方向の場合と同様にLg寸法の測定を行う。この時、第３の実施形態の（数２）式に示すLg寸法算出手法により実効的なLg寸法を算出する。ただし、W幅方向の場合と同様に一つの測定カーソル４０７内に２つのピーク波形が検出できず、多数点測定により４０９のように測定結果が出力されなければ、測定カーソル４０７の大きさを、Lgの幅方向にΔx４１０ずつ変動させながらパターン寸法測定を実施し、ＳＥＭ波形にピークを検出した時の測定カーソルをLgの幅方向の最適測定領域とし、測定を行う。測定カーソルの大きさの変動幅：Δy４１１、Δx４１０は測定パターンの大きさにより最適化することができる。
また、この測定カーソルの大きさの変動幅は、マイナスの値になっても問題はない。具体的には、測定カーソル４０７内のピーク波形が多すぎる場合は測定領域が大きすぎることが考えられるため、カーソルの大きさを最適化するためには変動幅はマイナスの値になる。これにより、測定トランジスタの実効的なW寸法とLg寸法を一度に測定することができる。
【００７７】
また、カーソル内の測定点は等間隔に設定されるとしたが、向かい合う一対の測定点が、互いに平行に並ぶのであれば、隣り合う測定点が等間隔でない場合があっても構わない。
【００７８】
また、実施の形態において記載した手法は、コンピュータにより容易に実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク等）、光ディスク（CD-ROM、CD-RAM、DVD等）、半導体メモリなどの記憶媒体に書き込んで各種装置に適用したり、通信媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。本装置を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行する。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明のパターン測定方法および装置は、下地の出来栄えに影響されるトランジスタなどの素子の性能保障に必要なパターン寸法を精度良く測定することできる等の効果を有し、パターン測定方法および装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態のパターン測定装置を説明するブロック図、（ｂ）はパターン測定方法のフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施形態の測定カーソルの最適化ならびにＬｇ寸法およびＷ幅を説明するレイアウト図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の、下地の活性領域部の出来栄えの影響を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の、実効W幅を求める方法を説明するレイアウト図である。
【図５】第３の実施の形態の実効Lg寸法を求める方法を説明するレイアウト図である。
【図６】測定カーソルの拡大図を一部に示す、一般的な測長ＳＥＭにおける寸法測定手法のレイアウト図である。
【図７】（ａ）は半導体製造工程におけるトランジスタのゲート電極の部分を示す１例のレイアウト図、（ｂ）はプロセス要因によるパターン寸法の変動が発生した場合の１例のレイアウト図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の測定カーソルの最適化ならびにＬｇ寸法およびＷ幅を説明するレイアウト図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００  トランジスタの活性領域部
１０１  トランジスタのゲート電極
１０２  分離酸化膜部
１０３  トランジスタのW1幅
１０４  トランジスタのW2幅
１０５  活性領域上の複数のLg幅：F(y)
１０６  活性領域上のLg幅測定間隔：Δy
１１０  トランジスタの活性領域部
１１１  トランジスタのゲート電極
１１２  トランジスタのW幅
１１３  トランジスタのLg幅
１１４  Lg測定時のSEM波形
１１５  寸法測定時のカーソル
１１６  寸法測定時のカーソルのLg方向幅
１１７  寸法測定時のカーソルのW方向幅
１１８  W幅測定時のSEM波形
１１９  寸法測定時のカーソル
１２０  寸法測定時のカーソルのLg方向幅
１２１  寸法測定時のカーソルのW方向幅
１４０〜１４７  寸法測定時のカーソル
１４８〜１５１  寸法測定時のSEM波形
２００  隣接するゲート電極
２０１  ゲート電極１１１のW1幅
２０２  ゲート電極１１１のW2幅
２０３  ゲート電極２００のW幅
２０４  ゲート電極２００の実効W幅
２０５  ゲート間隔
２１０  活性領域上の複数のW幅測定結果：F(x)
２１１  SEM波形から求められるW1幅
２１２  SEM波形から求められるW2幅
２１３  活性領域の一端を測定したSEM波形
２１４  活性領域のもう一端を測定したSEM波形
２１５  活性領域上のW幅測定間隔：Δx
３００  トランジスタの活性領域
３０１  トランジスタのゲート電極
３０２  隣接するトランジスタのゲート電極
３０３  ３０１のトランジスタの活性領域W幅
３０４  ３０２のトランジスタの活性領域W幅
３０５  トランジスタ間隔
３０６  Wa幅とWb幅の寸法差を有する活性領域段差部
３１０  活性領域３００の転写パターン
３１１  ゲート電極３０１の転写パターン
３１２  ゲート電極３０２の転写パターン
３１３  活性領域段差部３０６の転写パターン
３１４  測定カーソル
３１５  W幅の出来栄え変動によるトランジスタへの影響部分
３１６  Lgのパターン寸法変動部分
４００  トランジスタの活性領域部
４０１  トランジスタのゲート電極
４０２  分離酸化膜部
４０３  寸法測定カーソル
４０４  カーソル内における多数点測定結果
４０５  寸法測定カーソル
４０６  カーソル内における多数点測定結果
４０７  直交方向に同時計測が可能な寸法測定カーソル
４０８  一定間隔の多数点測定により算出されたW幅方向測定結果
４０９  一定間隔の多数点測定により算出されたLgの幅方向測定結果
４１０  W幅方向測定時の測定間隔：Δx
４１１  Lgの幅方向測定時の測定間隔：Δy
４１２  ゲート電極４０１の実効W幅
【図１】
2006318955.tif 000005
【図２】
2006318955.tif 000006
【図３】
2006318955.tif 000007
【図４】
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【図５】
2006318955.tif 000009
【図６】
2006318955.tif 000010
【図７】
2006318955.tif 000011
【図８】
2006318955.tif 000012